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JP2010163984A - Liquefied gas fuel supply device for internal combustion engine - Google Patents

Liquefied gas fuel supply device for internal combustion engine Download PDF

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JP2010163984A
JP2010163984A JP2009007354A JP2009007354A JP2010163984A JP 2010163984 A JP2010163984 A JP 2010163984A JP 2009007354 A JP2009007354 A JP 2009007354A JP 2009007354 A JP2009007354 A JP 2009007354A JP 2010163984 A JP2010163984 A JP 2010163984A
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Japan
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fuel
liquefied gas
pressure
passage
gas fuel
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JP2009007354A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiiku Noda
俊郁 野田
Masaya Nozaki
真哉 野崎
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Bosch Corp
Original Assignee
Bosch Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine equipped with an opening and closing valve device, capable of suppressing increase in costs without requiring direct operation. <P>SOLUTION: The liquefied gas fuel supply device includes a purging means for recovering liquefied gas fuel in a common rail into a fuel tank while introducing the gas component of liquefied gas fuel to the common rail after stopping the internal combustion engine. The purging means includes at least either one of the purging passage and the gas phase introduction passage connected to the common rail; and the opening and closing valve device disposed on at least either one of the purging passage and the gas phase introduction passage, having a pressure receiving part receiving a fuel pressure sent from a feed pump to a high pressure pump, and closing a valve when the fuel pressure is equal to or more than a prescribed value and opening the valve when the fuel pressure is less than the prescribed value. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の液化ガス燃料供給装置に関し、特に、内燃機関の停止時にコモンレール内の液化ガス燃料を回収するパージ手段を備えた内燃機関の液化ガス燃料供給装置に関する。   The present invention relates to a liquefied gas fuel supply apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to a liquefied gas fuel supply apparatus for an internal combustion engine provided with a purge means for recovering liquefied gas fuel in a common rail when the internal combustion engine is stopped.

近年、ディーゼルエンジンによる大気汚染対策として、軽油の代わりに排気がクリーンなDME(ジメチルエーテル)を代替燃料として用いることが検討されている。このDME燃料は、従来の燃料である軽油と異なり、液化ガス燃料である。すなわち、軽油と比較して沸点が低く、大気圧下で軽油が常温で液体であるのに対して、DMEは常温で気体となる性質を有している。   In recent years, use of DME (dimethyl ether) with clean exhaust gas as an alternative fuel instead of diesel oil has been studied as a countermeasure against air pollution by diesel engines. This DME fuel is a liquefied gas fuel, unlike conventional diesel fuel. That is, the boiling point is lower than that of light oil, and light oil is liquid at normal temperature under atmospheric pressure, whereas DME has a property of becoming a gas at normal temperature.

そのため、DME燃料を用いたディーゼルエンジンでは、エンジン停止後に噴射系内にDME燃料が残留していると、DME燃料がインジェクタの噴孔からエンジンのシリンダ内に漏れて気化し、シリンダ内に充満することによって、次にエンジンを始動する際にノッキング等の異常燃焼が生じてエンジンの始動が正常に行えず大きな振動や騒音が発生するおそれがある。そこで、DME燃料を代替燃料として用いる場合、エンジン停止後に、噴射系内に残留しているDME燃料を抜き去るためのパージ処理を行う必要がある。   Therefore, in a diesel engine using DME fuel, if DME fuel remains in the injection system after the engine is stopped, the DME fuel leaks into the engine cylinder from the injector nozzle hole and vaporizes, and fills the cylinder. As a result, when the engine is started next, abnormal combustion such as knocking occurs, and the engine cannot be started normally, and there is a risk of generating large vibrations and noise. Therefore, when DME fuel is used as an alternative fuel, it is necessary to perform a purge process for removing the DME fuel remaining in the injection system after the engine is stopped.

そこで、本願の出願人は、これまでに、内燃機関に液化ガス燃料を噴射供給する燃料供給装置として、複数の燃料噴射弁が接続されたコモンレールを備えた蓄圧式燃料供給装置を用いる場合において、内燃機関の停止時に、コモンレール内の液化ガス燃料を回収できるように構成した燃料供給装置を提案した。   Therefore, the applicant of the present application has heretofore used a pressure accumulation type fuel supply device including a common rail connected to a plurality of fuel injection valves as a fuel supply device for injecting and supplying liquefied gas fuel to an internal combustion engine. A fuel supply apparatus has been proposed that is configured to recover the liquefied gas fuel in the common rail when the internal combustion engine is stopped.

より具体的には、燃料タンク内の液化ガス燃料をフィードポンプによって高圧ポンプへ送り、当該高圧ポンプで液化ガス燃料を高圧化して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、燃料噴射部から内燃機関に液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料供給装置において、フィードポンプと高圧ポンプとは低圧燃料供給通路で接続されるとともに、低圧燃料供給通路には第1の開閉手段が備えられ、燃料タンクの気相部分とコモンレールとは気相導入通路で接続されるとともに、気相導入通路には第2の開閉手段が備えられ、第1の開閉手段よりも高圧ポンプ側の燃料供給通路とコモンレールとはパージ用通路で接続されるとともに、パージ用通路には第3の開閉手段が備えられ、かつ、気相導入通路から液化ガス燃料の気体成分を導入させながら、高圧ポンプ、コモンレール及び燃料噴射部内の液化ガス燃料を燃料タンク内に回収するための液パージ手段と、液パージ手段の動作後に、高圧ポンプ、コモンレール及び燃料噴射部内に残留する液化ガス燃料を気化させて回収するための気化パージ手段と、を備える内燃機関の液化ガス燃料供給装置が開示されている(特許文献1参照)。   More specifically, the liquefied gas fuel in the fuel tank is sent to a high-pressure pump by a feed pump, and the liquefied gas fuel is increased in pressure by the high-pressure pump and is pumped to a common rail to which a fuel injection portion of an internal combustion engine is connected. In the liquefied gas fuel supply device for supplying liquefied gas fuel from the section to the internal combustion engine, the feed pump and the high pressure pump are connected by a low pressure fuel supply passage, and the low pressure fuel supply passage is provided with a first opening / closing means, The gas phase portion of the fuel tank and the common rail are connected by a gas phase introduction passage, the gas phase introduction passage is provided with a second opening / closing means, and a fuel supply passage on the high-pressure pump side with respect to the first opening / closing means. The purge is connected to the common rail by a purge passage, and the purge passage is provided with a third opening / closing means, and the gaseous component of the liquefied gas fuel from the gas phase introduction passage. Liquid purge means for recovering the liquefied gas fuel in the high pressure pump, common rail and fuel injection section into the fuel tank while being introduced, and liquefied gas remaining in the high pressure pump, common rail and fuel injection section after the operation of the liquid purge means There has been disclosed a liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine comprising vaporization purge means for vaporizing and collecting the fuel (see Patent Document 1).

特開2008−286121号公報 (段落[0022]〜[0028])JP 2008-286121 A (paragraphs [0022] to [0028])

この特許文献1に記載された内燃機関の液化ガス燃料供給装置では、コモンレールに接続された気相導入通路及びパージ用通路に備えられた第2及び第3の開閉手段が設けられている。これらの第2及び第3の開閉手段は、内燃機関の運転時には閉弁される一方、内燃機関の停止後、コモンレール内の液化ガス燃料を回収する際には開弁される必要がある。ただし、電気的な制御等、直接的な開閉操作が必要な開閉手段では、開閉手段自体のコストはもちろん、その制御装置のコストアップにもつながるため、操作が不要な開閉手段が望ましい。   In the liquefied gas fuel supply apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 1, second and third opening / closing means provided in a gas phase introduction passage and a purge passage connected to a common rail are provided. These second and third opening / closing means are closed when the internal combustion engine is in operation, and need to be opened when recovering the liquefied gas fuel in the common rail after the internal combustion engine is stopped. However, in an opening / closing means that requires a direct opening / closing operation such as electrical control, not only the cost of the opening / closing means itself but also the cost of the control device is increased, so an opening / closing means that does not require any operation is desirable.

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、コモンレールに接続された気相導入通路及びパージ用通路の少なくとも一方が備えられた液化ガス燃料装置において、気相導入通路又はパージ用通路に設けられる開閉手段として所定の構成の開閉弁装置を用いることによって、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、直接的な操作を必要とせずにコストの増加が抑えられた開閉弁装置を備える内燃機関の液化ガス燃料供給装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the inventors of the present invention have made diligent efforts and provided in the gas phase introduction passage or the purge passage in the liquefied gas fuel device provided with at least one of the gas phase introduction passage and the purge passage connected to the common rail. The inventors have found that such a problem can be solved by using an opening / closing valve device having a predetermined configuration as the opening / closing means, and have completed the present invention. That is, an object of the present invention is to provide a liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine including an on-off valve device that does not require a direct operation and that suppresses an increase in cost.

本発明によれば、燃料タンク内の液化ガス燃料をフィードポンプによって高圧ポンプへ送り、当該高圧ポンプで液化ガス燃料を高圧化して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、燃料噴射部から内燃機関に液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料供給装置において、内燃機関の停止後に、コモンレールに対して液化ガス燃料の気体成分を導入させながらコモンレール内の液化ガス燃料を燃料タンク内に回収するためのパージ手段を備え、パージ手段は、コモンレールに接続されたパージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方を備えるとともに、パージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方に設けられ、フィードポンプから高圧ポンプに送られる燃料圧力を受ける受圧部を有し、燃料圧力が所定値以上のときに閉弁する一方、燃料圧力が所定値未満のときに開弁する開閉弁装置を備えることを特徴とする内燃機関の液化ガス燃料供給装置が提供され、上述した問題を解決することができる。   According to the present invention, the liquefied gas fuel in the fuel tank is sent to the high pressure pump by the feed pump, and the liquefied gas fuel is pressurized by the high pressure pump to the common rail to which the fuel injection portion of the internal combustion engine is connected. In the liquefied gas fuel supply device that supplies liquefied gas fuel from the section to the internal combustion engine, the liquefied gas fuel in the common rail is recovered in the fuel tank while the gaseous component of the liquefied gas fuel is introduced into the common rail after the internal combustion engine is stopped Purge means, and the purge means includes a purge passage and / or a gas-phase introduction passage connected to the common rail, and is provided in the purge passage and / or the gas-phase introduction passage. When there is a pressure-receiving part that receives the fuel pressure sent from the pump to the high-pressure pump, and the fuel pressure is above the specified value While closed, the liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine fuel pressure, characterized in that it comprises an opening and closing valve device opens when less than a predetermined value is provided, it is possible to solve the problems described above.

また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置を構成するにあたり、開閉弁装置は、コモンレールに接続された第1ポートと、フィードポンプから高圧ポンプに送られる液化ガス燃料の一部が流入する第2ポートと、液化ガス燃料の吸引部又は気相導入部に接続された第3ポートと、を有するシリンダ本体と、第2ポートから流入する燃料圧力を受圧する受圧部を有するとともに第1ポートと第3ポートとを連通及び遮断できるようにシリンダ本体内に収容されたピストン弁部材と、ピストン弁部材が燃料圧力に応じて第1ポートと第3ポートとを連通及び遮断できるようピストン弁部材を付勢するためのバネ部材と、を備えることが好ましい。   Further, in configuring the liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine of the present invention, the on-off valve device receives the first port connected to the common rail and a part of the liquefied gas fuel sent from the feed pump to the high pressure pump. A cylinder body having a second port and a third port connected to a suction part or a gas phase introduction part for liquefied gas fuel, and a first port having a pressure receiving part for receiving the fuel pressure flowing in from the second port A piston valve member housed in the cylinder body so that the first and third ports can be communicated and blocked, and a piston valve member that allows the first and third ports to communicate and block according to the fuel pressure. And a spring member for biasing.

また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置を構成するにあたり、開閉弁装置は、フィードポンプと、フィードポンプによって圧送され高圧ポンプに送られる液化ガス燃料の圧力を規定する圧力調整弁と、の間の低圧燃料供給通路に接続されることが好ましい。   Further, in configuring the liquefied gas fuel supply device of the internal combustion engine of the present invention, the on-off valve device includes a feed pump, a pressure regulating valve that regulates the pressure of the liquefied gas fuel fed by the feed pump and sent to the high pressure pump, Is preferably connected to a low pressure fuel supply passage between the two.

本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置によれば、コモンレールに接続されたパージ用通路及び気相導入通路に設けられる開閉弁装置として、フィードポンプから高圧ポンプに送られる燃料圧力を受ける受圧部を有するとともに、当該燃料圧力に応じて開閉する開閉弁装置を採用したため、開閉弁装置の直接的な操作が不要になる。その結果、開閉弁装置、ひいては、液化ガス燃料供給装置のコストの増加が抑えられる。   According to the liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine of the present invention, the pressure receiving portion that receives the fuel pressure sent from the feed pump to the high pressure pump as the on-off valve device provided in the purge passage and the gas phase introduction passage connected to the common rail. In addition, since an on-off valve device that opens and closes according to the fuel pressure is employed, direct operation of the on-off valve device becomes unnecessary. As a result, an increase in the cost of the on-off valve device and hence the liquefied gas fuel supply device can be suppressed.

また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置において、開閉弁装置が、所定のシリンダ本体と、ピストン弁部材と、バネ部材とで構成されることにより、内燃機関の運転状態において、第2及び第3の開閉手段がコモンレール内の高圧に晒される状況下であっても、当該高圧に耐えられる信頼性の高い開閉弁装置が提供される。   In the liquefied gas fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the on-off valve device includes a predetermined cylinder body, a piston valve member, and a spring member. Even when the third opening / closing means is exposed to the high pressure in the common rail, a highly reliable on-off valve device capable of withstanding the high pressure is provided.

また、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置において、開閉弁装置が、低圧燃料供給通路の所定箇所に接続されることにより、フィードポンプの稼動又は停止によって開閉弁装置の開閉が行われるため、液化ガス燃料供給装置の作動のオンオフに対応して、開閉弁装置の開閉が可能になる。   In the liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine of the present invention, the on-off valve device is connected to a predetermined position of the low-pressure fuel supply passage, so that the on-off valve device is opened and closed by operating or stopping the feed pump. The on-off valve device can be opened and closed in response to the on / off operation of the liquefied gas fuel supply device.

本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the liquefied gas fuel supply apparatus of the internal combustion engine of this embodiment. 開閉弁装置の構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of an on-off valve apparatus. 内燃機関の停止時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the liquefied gas fuel supply apparatus at the time of a stop of an internal combustion engine. 燃料充填時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the liquefied gas fuel supply apparatus at the time of fuel filling. 内燃機関の運転時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the liquefied gas fuel supply apparatus at the time of operation | movement of an internal combustion engine. 液パージ時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the liquefied gas fuel supply apparatus at the time of a liquid purge. 気化パージ時における液化ガス燃料供給装置の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the liquefied gas fuel supply apparatus at the time of vaporization purge.

以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の液化ガス燃料供給装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments relating to a liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. However, this embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in each figure has shown the same member, and description is abbreviate | omitted suitably.

1.液化ガス燃料供給装置の全体構成
図1は、本発明の実施の形態にかかる内燃機関の液化ガス燃料供給装置の全体構成の概略図を示している。液化ガス燃料は、代表的なものとしてはジメチルエーテル(DME)が挙げられるが、これ以外にも、内燃機関の燃料として用いることができる液化ガス燃料であれば、本発明の液化ガス燃料供給装置に用いることができる。
1. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a liquefied gas fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. A typical example of the liquefied gas fuel is dimethyl ether (DME). In addition to this, any liquefied gas fuel that can be used as a fuel for an internal combustion engine may be used in the liquefied gas fuel supply device of the present invention. Can be used.

この図1に示す内燃機関の液化ガス燃料供給装置100は、燃料タンク1と、インタンクフィードポンプ2と、高圧ポンプ5と、コモンレール10と、インジェクタ13と、パージタンク9等を主要な構成要素として備えている。それぞれの構成要素は、燃料通路やパージ用通路で接続されている。
燃料タンク1には、液化ガス燃料が貯蔵されている。液化ガス燃料は、例えばDME燃料であり、燃料タンク1は液化ガス燃料を密閉貯蔵しておくことができるものであれば特に制限されるものではない。
A liquefied gas fuel supply apparatus 100 for an internal combustion engine shown in FIG. 1 includes a fuel tank 1, an in-tank feed pump 2, a high-pressure pump 5, a common rail 10, an injector 13, a purge tank 9, and the like as main components. As prepared. Each component is connected by a fuel passage and a purge passage.
The fuel tank 1 stores liquefied gas fuel. The liquefied gas fuel is, for example, DME fuel, and the fuel tank 1 is not particularly limited as long as the liquefied gas fuel can be stored tightly.

また、燃料タンク1内にはインタンクフィードポンプ2が配設され、このインタンクフィードポンプ2は、低圧燃料供給通路18aを介して燃料タンク1内の燃料を高圧ポンプ5に対して供給する。インタンクフィードポンプ2は、例えば電動ポンプが用いられ、パルス電圧を供給することにより所定の流量の液化ガス燃料が圧送される。また、インタンクフィードポンプ2の燃料吸い込み口にはプレフィルタ3が介在し、燃料タンク1内の液化ガス燃料に異物が混入している場合に、それらの異物が吸い込まれないように捕集される。   An in-tank feed pump 2 is disposed in the fuel tank 1, and the in-tank feed pump 2 supplies the fuel in the fuel tank 1 to the high-pressure pump 5 through the low-pressure fuel supply passage 18a. The in-tank feed pump 2 is, for example, an electric pump, and a liquefied gas fuel having a predetermined flow rate is pumped by supplying a pulse voltage. Further, a pre-filter 3 is interposed in the fuel suction port of the in-tank feed pump 2, and when foreign matters are mixed in the liquefied gas fuel in the fuel tank 1, these foreign matters are collected so as not to be sucked. The

また、燃料タンク1と高圧ポンプ5とを接続する低圧燃料供給通路18aには、フィルタ4と第1の開閉手段19とが備えられている。低圧燃料供給通路18aに備えられたフィルタ4によって液化ガス燃料中の浮遊物が捕集され、高圧ポンプ5に流入しないようになっている。また、第1の開閉手段19は例えば電磁制御されるON−OFF弁であり、低圧燃料供給通路18aの開放、遮断が行われる。   The low-pressure fuel supply passage 18 a that connects the fuel tank 1 and the high-pressure pump 5 is provided with a filter 4 and first opening / closing means 19. Floating matter in the liquefied gas fuel is collected by the filter 4 provided in the low-pressure fuel supply passage 18 a and does not flow into the high-pressure pump 5. The first opening / closing means 19 is, for example, an electromagnetically controlled ON / OFF valve that opens and closes the low-pressure fuel supply passage 18a.

また、高圧ポンプ5には流量制御弁8が備えられ、低圧燃料供給通路18aを介して供給され高圧ポンプ5の加圧室に送られる低圧燃料の流量を、要求されるコモンレール圧に応じて制御する。この流量制御弁8は、例えば電磁比例式の流量制御弁が用いられる。また、流量制御弁8よりも上流側では低圧燃料供給通路18aから低圧燃料供給通路18bが分岐し、燃料タンク1に通じる燃料戻し通路30a、30bに接続されている。この燃料戻し通路30bには、流量制御弁8と並列的に配置されたオーバーフローバルブ14が備えられており、流量制御弁8に送られる燃料流量が過大なときに開弁され、余剰の燃料が燃料タンク1に戻される。このオーバーフローバルブ14によって、高圧ポンプ5の加圧室に送られる低圧燃料の圧力が調節される。   Further, the high-pressure pump 5 is provided with a flow control valve 8 and controls the flow rate of the low-pressure fuel supplied through the low-pressure fuel supply passage 18a and sent to the pressurizing chamber of the high-pressure pump 5 according to the required common rail pressure. To do. As this flow control valve 8, for example, an electromagnetic proportional flow control valve is used. Further, on the upstream side of the flow control valve 8, a low-pressure fuel supply passage 18 b branches from the low-pressure fuel supply passage 18 a and is connected to fuel return passages 30 a and 30 b communicating with the fuel tank 1. The fuel return passage 30b is provided with an overflow valve 14 arranged in parallel with the flow control valve 8, and is opened when the fuel flow rate sent to the flow control valve 8 is excessive, and excess fuel is supplied. Returned to the fuel tank 1. The overflow valve 14 adjusts the pressure of the low-pressure fuel sent to the pressurizing chamber of the high-pressure pump 5.

また、燃料戻し通路30aの途中には流量センサ15及び燃料クーラー16が備えられている。このうち、燃料クーラー16は、燃料タンク1内に戻される液化ガス燃料を冷却し、液化ガス燃料の温度が所定温度以下に維持されるようになっている。また、流量センサ15は、燃料戻し通路30a内を通過する液化ガス燃料の流量を検出し、内燃機関の始動タイミングを計るために用いられる。   A flow sensor 15 and a fuel cooler 16 are provided in the middle of the fuel return passage 30a. Among these, the fuel cooler 16 cools the liquefied gas fuel returned into the fuel tank 1 so that the temperature of the liquefied gas fuel is maintained below a predetermined temperature. The flow sensor 15 is used for detecting the flow rate of the liquefied gas fuel passing through the fuel return passage 30a and measuring the start timing of the internal combustion engine.

また、高圧ポンプ5は、加圧室に導入された液化ガス燃料をプランジャ(図示せず)によって加圧し、燃料吐出弁(図示せず)及び高圧燃料通路37a、37bを介してコモンレール10に圧送する。この高圧ポンプ5における、プランジャを往復動させるためのカムが収容されたカム室(図示せず)は、内燃機関の潤滑系と分離された専用潤滑系となっている。   The high pressure pump 5 pressurizes the liquefied gas fuel introduced into the pressurizing chamber with a plunger (not shown), and pumps it to the common rail 10 via a fuel discharge valve (not shown) and the high pressure fuel passages 37a and 37b. To do. The cam chamber (not shown) in which the cam for reciprocating the plunger in the high-pressure pump 5 is a dedicated lubrication system separated from the lubrication system of the internal combustion engine.

また、図1に示すコモンレール10は、高圧ポンプ5から圧送されてくる高圧燃料を蓄積し、高圧燃料通路39を介して複数のインジェクタ13に対して均等な圧力で供給する。このコモンレール10に接続された燃料噴射部としてのインジェクタ13では、コモンレール10から供給される高圧燃料の噴射制御が行われ、内燃機関の気筒内に燃料が供給される。インジェクタ13の形態は特に制限されるものでは無いが、例えば、公知の電磁制御式の燃料噴射弁が用いられる。このインジェクタ13の背圧制御に用いられ、排出された燃料は、逆止弁31を介して燃料戻し通路30eに流され、燃料タンク1に戻される。   Further, the common rail 10 shown in FIG. 1 accumulates high-pressure fuel pumped from the high-pressure pump 5 and supplies the high-pressure fuel to the plurality of injectors 13 through the high-pressure fuel passage 39 at an equal pressure. In the injector 13 as a fuel injection unit connected to the common rail 10, injection control of high-pressure fuel supplied from the common rail 10 is performed, and fuel is supplied into the cylinders of the internal combustion engine. Although the form of the injector 13 is not particularly limited, for example, a known electromagnetically controlled fuel injection valve is used. The discharged fuel used for back pressure control of the injector 13 is caused to flow through the check valve 31 to the fuel return passage 30e and returned to the fuel tank 1.

2.パージ手段
(1)液パージ手段
(1)−1 液パージ手段の全体構成
本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置には、液パージ手段が備えられている。この液パージ手段は、気相導入通路20a、20bと、第1のパージ用通路24a、24bと、低圧燃料供給通路18bから分岐した第2のパージ用通路22と、燃料循環通路28と、吸引部としてのアスピレータ17とを備えている。
2. Purge means (1) Liquid purge means (1) -1 Overall configuration of liquid purge means The liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine of this embodiment is provided with a liquid purge means. The liquid purging means includes a gas phase introduction passages 20a and 20b, first purge passages 24a and 24b, a second purge passage 22 branched from the low-pressure fuel supply passage 18b, a fuel circulation passage 28, and a suction passage. And an aspirator 17 as a unit.

このうち、アスピレータ17は、コモンレール10やインジェクタ13、高圧ポンプ5の内部の液化ガス燃料を燃料タンク1に回収するための吸引部として用いられる。このアスピレータ17は、図1に示すように、入口7aと出口7bと吸入口7cとを有しており、入口7aと出口7bは真っ直ぐに連通しており、吸入口7cは、入口7aと出口7bとの間の連通路から略垂直方向に分岐し、第1のパージ用通路24bが接続されている。   Among these, the aspirator 17 is used as a suction unit for recovering the liquefied gas fuel in the common rail 10, the injector 13, and the high-pressure pump 5 to the fuel tank 1. As shown in FIG. 1, the aspirator 17 has an inlet 7a, an outlet 7b, and a suction port 7c. The inlet 7a and the outlet 7b communicate with each other in a straight line, and the suction port 7c is connected to the inlet 7a and the outlet. The first purge passage 24b is branched from the communication passage between the first purge passage 24b and the first purge passage 24b.

また、気相導入通路20a、20bは燃料タンク1の気相部分とコモンレール10との間に配設され、途中に第1の開閉弁装置50aが設けられている。また、第1のパージ用通路24a、24bはアスピレータ17とコモンレール10との間に配設され、途中に第2の開閉弁装置50bが設けられている。
さらに、燃料循環通路28は低圧燃料供給通路18aから分岐し再び燃料タンク1に戻される循環通路として構成され、途中に第3の開閉手段29とアスピレータ17とが配置されている。さらに、第2のパージ用通路22は低圧燃料供給通路18bと第1のパージ用通路24bとの間に配設され、途中に第2の開閉手段23が設けられている。
Further, the gas phase introduction passages 20a and 20b are disposed between the gas phase portion of the fuel tank 1 and the common rail 10, and a first on-off valve device 50a is provided in the middle. The first purge passages 24a and 24b are disposed between the aspirator 17 and the common rail 10, and a second opening / closing valve device 50b is provided in the middle.
Further, the fuel circulation passage 28 is configured as a circulation passage branched from the low-pressure fuel supply passage 18a and returned to the fuel tank 1 again, and the third opening / closing means 29 and the aspirator 17 are disposed in the middle. Further, the second purge passage 22 is disposed between the low pressure fuel supply passage 18b and the first purge passage 24b, and a second opening / closing means 23 is provided in the middle.

低圧燃料供給通路18aに設けられた第1の開閉手段19、第2のパージ用通路22に設けられた第2の開閉手段23、燃料循環通路28に設けられた第3の開閉手段29は、例えば電磁制御式のON−OFF弁が用いられる。
一方、気相導入通路20a、20bに設けられた第1の開閉弁装置50a、第1のパージ用通路24a、24bに設けられた第2の開閉弁装置50bは、低圧燃料供給通路18a、18b内の燃料圧力に応じて開閉される、直接的な操作が不要な弁装置として構成されている。
The first opening / closing means 19 provided in the low-pressure fuel supply passage 18a, the second opening / closing means 23 provided in the second purge passage 22, and the third opening / closing means 29 provided in the fuel circulation passage 28 are: For example, an electromagnetic control type ON-OFF valve is used.
On the other hand, the first on-off valve device 50a provided in the gas phase introduction passages 20a, 20b and the second on-off valve device 50b provided in the first purge passages 24a, 24b are connected to the low-pressure fuel supply passages 18a, 18b. It is configured as a valve device that is opened and closed according to the fuel pressure inside and does not require direct operation.

(1)−2 開閉弁装置
図2は、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bの構成の一例を示す概略図である。
この開閉弁装置50a(50b)は、内部にシリンダ51aが設けられたシリンダ部材としてのシリンダボディ51と、シリンダボディ51のシリンダ51a内を軸方向移動可能なピストン弁部材としてのバルブピストン53と、バルブピストン53を付勢するバネ部材としてのコイルスプリング55と、バルブピストン53の最大移動量を規定するストッパ57とを備えている。
(1) -2 On-off valve device FIG. 2 is a schematic view showing an example of the configuration of the first and second on-off valve devices 50a and 50b.
The on-off valve device 50a (50b) includes a cylinder body 51 as a cylinder member provided with a cylinder 51a therein, a valve piston 53 as a piston valve member that can move in the cylinder 51a of the cylinder body 51 in the axial direction, A coil spring 55 is provided as a spring member for biasing the valve piston 53, and a stopper 57 for defining the maximum movement amount of the valve piston 53.

シリンダボディ51のシリンダ51aの内周面の一部には燃料ギャラリ51bが形成され、当該燃料ギャラリ51bには第1ポート61が設けられている。また、シリンダボディ51のシリンダ51aの軸方向両端には、第2ポート63及び第3ポート65がそれぞれ設けられている。シリンダボディ51のシリンダ51a内の空間のうち、バルブピストン53によって区画され、第2ポート63が開口する空間が圧力室52として構成されている。   A fuel gallery 51b is formed on a part of the inner peripheral surface of the cylinder 51a of the cylinder body 51, and a first port 61 is provided in the fuel gallery 51b. Further, a second port 63 and a third port 65 are provided at both ends of the cylinder body 51 in the axial direction of the cylinder 51a. Of the space in the cylinder 51 a of the cylinder body 51, a space defined by the valve piston 53 and opened by the second port 63 is configured as the pressure chamber 52.

第1の開閉弁装置50aでは、シリンダボディ51の第1ポート61に、コモンレール10に連通する気相導入通路20aが接続され、第2ポート63に、オーバーフローバルブ14の上流側の低圧燃料供給通路18bに連通する低圧導入路25aが接続され、第3ポート65に、燃料タンク1の気相部分に連通する気相導入通路20bが接続されている。
また、第2の開閉弁装置50bでは、シリンダボディ51の第1ポート61に、コモンレール10に連通する第1のパージ用通路24aが接続され、第2ポート63に、オーバーフローバルブ14の上流側の低圧燃料供給通路18bに連通する低圧導入路25bが接続され、第3ポート65に、アスピレータ17の吸入口7cに連通する第1のパージ用通路24bが接続されている。
In the first on-off valve device 50a, the gas phase introduction passage 20a communicating with the common rail 10 is connected to the first port 61 of the cylinder body 51, and the low pressure fuel supply passage on the upstream side of the overflow valve 14 is connected to the second port 63. A low-pressure introduction passage 25 a communicating with 18 b is connected, and a gas phase introduction passage 20 b communicating with the gas phase portion of the fuel tank 1 is connected to the third port 65.
In the second on-off valve device 50b, the first purge passage 24a communicating with the common rail 10 is connected to the first port 61 of the cylinder body 51, and the upstream side of the overflow valve 14 is connected to the second port 63. A low-pressure introduction passage 25 b communicating with the low-pressure fuel supply passage 18 b is connected, and a first purge passage 24 b communicating with the suction port 7 c of the aspirator 17 is connected to the third port 65.

シリンダボディ51内に軸方向移動可能に保持されたバルブピストン53は、シリンダ51aの内周面に臨み、燃料ギャラリ51bと連通可能な径方向通路53aと、径方向通路53aに連通し、第3ポート65が形成された側の端部に開口する軸方向通路53bとを備えている。バルブピストン53のうち、軸方向通路53bが開口していない側、すなわち、圧力室52に面する側の端面が、低圧燃料の圧力を受ける受圧面53cとして構成される。   The valve piston 53 held in the cylinder body 51 so as to be movable in the axial direction faces the inner peripheral surface of the cylinder 51a, communicates with the radial passage 53a capable of communicating with the fuel gallery 51b, and the radial passage 53a. And an axial passage 53b opened at the end on the side where the port 65 is formed. The end face of the valve piston 53 where the axial passage 53b is not opened, that is, the end face facing the pressure chamber 52 is configured as a pressure receiving face 53c that receives the pressure of the low pressure fuel.

シリンダボディ51内のコイルスプリング55は、第3ポート65が形成されたシリンダボディ51の端部とバルブピストン53とに両端が当接し、バルブピストン53を、第2ポート63が形成されたシリンダボディ51の端部側に付勢する。
また、シリンダボディ51内のストッパ57は、第3ポート65が形成された端部に固定され、一端がバルブピストン53のシリンダ51a内に開放されるとともに他端が第3ポート65に連通可能な軸方向通路57aを備えている。
The coil spring 55 in the cylinder body 51 is in contact with both ends of the end of the cylinder body 51 in which the third port 65 is formed and the valve piston 53, so that the valve piston 53 is connected to the cylinder body in which the second port 63 is formed. It biases toward the end side of 51.
The stopper 57 in the cylinder body 51 is fixed to the end portion where the third port 65 is formed, one end is opened in the cylinder 51a of the valve piston 53, and the other end can communicate with the third port 65. An axial passage 57a is provided.

上記のように構成された第1及び第2の開閉弁装置50a、50bは、第2ポート63を介して圧力室52内に低圧燃料が流れ込み、圧力室52内の圧力がコイルスプリング55の付勢力を上回る状態において、バルブピストン53が第3のポート65が形成された端部側に移動し、バルブピストン53の径方向通路53aとシリンダボディ51の燃料ギャラリ51bとの連通が遮断される。   In the first and second on-off valve devices 50 a and 50 b configured as described above, the low-pressure fuel flows into the pressure chamber 52 via the second port 63, and the pressure in the pressure chamber 52 is applied to the coil spring 55. In a state exceeding the force, the valve piston 53 moves toward the end where the third port 65 is formed, and the communication between the radial passage 53a of the valve piston 53 and the fuel gallery 51b of the cylinder body 51 is blocked.

一方、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bは、圧力室52内の圧力がコイルスプリング55の付勢力を下回った状態においてバルブピストン53が第2のポート63が形成された端部側に移動し、バルブピストン53の径方向通路53aとシリンダボディ51の燃料ギャラリ51bが連通する。そうすると、第1の開閉弁装置50aでは、コモンレール10と燃料タンク1内の気相部分とが連通した状態になり、第2の開閉弁装置50bでは、コモンレール10とアスピレータ17とが連通した状態になる。   On the other hand, the first and second on-off valve devices 50a and 50b are configured such that the valve piston 53 is on the end side where the second port 63 is formed in a state where the pressure in the pressure chamber 52 is lower than the urging force of the coil spring 55. The radial passage 53a of the valve piston 53 and the fuel gallery 51b of the cylinder body 51 communicate with each other. Then, in the first on-off valve device 50a, the common rail 10 and the gas phase portion in the fuel tank 1 are in communication with each other, and in the second on-off valve device 50b, the common rail 10 and the aspirator 17 are in communication with each other. Become.

本実施形態の液化ガス燃料供給装置100では、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bとしていわゆるスプール弁構造を採用しているため、コモンレール10内の圧力が高くなった場合であっても、その高圧はシリンダボディ51の燃料ギャラリ51bを介して、バルブピストン53の外周面に作用する。そのため、バルブピストン53を軸方向移動させるような力の作用が生じないため、開閉弁装置の耐久性が確保され、信頼性の向上が図られている。   In the liquefied gas fuel supply device 100 of the present embodiment, so-called spool valve structures are employed as the first and second on-off valve devices 50a and 50b, so even if the pressure in the common rail 10 increases. The high pressure acts on the outer peripheral surface of the valve piston 53 via the fuel gallery 51 b of the cylinder body 51. Therefore, since the action of a force that moves the valve piston 53 in the axial direction does not occur, the durability of the on-off valve device is ensured and the reliability is improved.

(1)−3 液パージ方法
本実施形態の液化ガス燃料供給装置100に備えられた液パージ手段では、液パージを実行する際、低圧燃料供給通路18aに設けられた第1の開閉手段19及び第3のパージ用通路26に設けられた第4の開閉手段27を閉じる一方、第2のパージ用通路22に設けられた第2の開閉手段23及び燃料循環通路28に設けられた第3の開閉手段29を開く。この状態でインタンクフィードポンプ2を駆動させると、燃料タンク1内の低圧燃料は燃料循環通路28を循環する。
(1) -3 Liquid Purging Method In the liquid purging means provided in the liquefied gas fuel supply apparatus 100 of the present embodiment, the first opening / closing means 19 provided in the low-pressure fuel supply passage 18a and While closing the fourth opening / closing means 27 provided in the third purge passage 26, the second opening / closing means 23 provided in the second purge passage 22 and the third opening means provided in the fuel circulation passage 28 are provided. Opening / closing means 29 is opened. When the in-tank feed pump 2 is driven in this state, the low-pressure fuel in the fuel tank 1 circulates in the fuel circulation passage 28.

低圧燃料が低圧燃料供給通路18a、18bに供給されなくなり、第1のパージ用通路24a、24bに設けられた第2の開閉弁装置50bの圧力室52内の圧力が低下すると、直接的な操作をしなくとも第2の開閉弁装置50bが開かれ、インジェクタ13及びコモンレール10がアスピレータ17に連通する。そうすると、アスピレータ17内を燃料が通過する際に発生する吸入差圧によって、インジェクタ13及びコモンレール10内の液化ガス燃料が、第1のパージ用通路24a、24bを介して吸引される。   When the low-pressure fuel is not supplied to the low-pressure fuel supply passages 18a and 18b and the pressure in the pressure chamber 52 of the second on-off valve device 50b provided in the first purge passages 24a and 24b decreases, direct operation is performed. Even if not, the second on-off valve device 50 b is opened, and the injector 13 and the common rail 10 communicate with the aspirator 17. Then, the liquefied gas fuel in the injector 13 and the common rail 10 is sucked through the first purge passages 24a and 24b by the suction differential pressure generated when the fuel passes through the aspirator 17.

このとき、気相導入通路20a、20bに設けられた第1の開閉弁装置50aの圧力室52内の圧力も低下しており、直接的な操作をしなくとも第1の開閉弁装置50aが開かれる。そのため、コモンレール10内の液化ガス燃料がアスピレータ17によって吸引されることに伴って、気相導入通路20a、20bを介してコモンレール10内に気相が吸引される。したがって、インジェクタ13及びコモンレール10内の液化ガス燃料が、気相導入通路20a、20bを介してコモンレール10に導入される気相部分で置換されながら、燃料タンク1に回収される。また、高圧ポンプ5内の液化ガス燃料についても、アスピレータ17内を燃料が通過する際に発生する吸入差圧によって、第2のパージ用通路22を介して吸引され、燃料タンク1に回収される。   At this time, the pressure in the pressure chamber 52 of the first on-off valve device 50a provided in the gas-phase introduction passages 20a and 20b is also reduced, and the first on-off valve device 50a can be operated without direct operation. be opened. Therefore, as the liquefied gas fuel in the common rail 10 is sucked by the aspirator 17, the gas phase is sucked into the common rail 10 via the gas phase introduction passages 20a and 20b. Therefore, the liquefied gas fuel in the injector 13 and the common rail 10 is recovered in the fuel tank 1 while being replaced by the gas phase portion introduced into the common rail 10 through the gas phase introduction passages 20a and 20b. The liquefied gas fuel in the high-pressure pump 5 is also sucked through the second purge passage 22 and collected in the fuel tank 1 by the suction differential pressure generated when the fuel passes through the aspirator 17. .

なお、本実施形態の例では、液化ガス燃料を吸引する手段としてアスピレータ17を用いているが、その他の吸引手段を用いて構成することもできる。アスピレータ以外の吸引手段を用いる場合には、燃料循環通路が省略される場合もある。   In the example of the present embodiment, the aspirator 17 is used as a means for sucking the liquefied gas fuel, but other suction means may be used. When using suction means other than an aspirator, the fuel circulation passage may be omitted.

(2)気化パージ手段
(2)−1 気化パージ手段の全体構成
本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置100には、気化パージ手段が備えられている。この気化パージ手段は、主として低圧燃料供給通路18bから分岐した第3のパージ用通路(気化パージ用通路)26と、パージタンク(低圧タンク)9とを備えている。第3のパージ用通路26は高圧ポンプ5とパージタンク9との間に配設され、途中に第4の開閉手段27が備えられている。この第4の開閉手段27についても、例えば電磁制御式のON−OFF弁が用いられる。
(2) Vaporization purge means (2) -1 Overall configuration of vaporization purge means The liquefied gas fuel supply device 100 for an internal combustion engine of the present embodiment is provided with a vaporization purge means. This vaporizing purge means includes a third purge passage (vaporization purge passage) 26 branched from the low-pressure fuel supply passage 18 b and a purge tank (low-pressure tank) 9. The third purge passage 26 is disposed between the high-pressure pump 5 and the purge tank 9 and is provided with a fourth opening / closing means 27 on the way. For the fourth opening / closing means 27, for example, an electromagnetically controlled ON-OFF valve is used.

この気化パージ手段は、第3のパージ用通路26に連通する高圧ポンプ5内に残留する液化ガス燃料を気化させて回収する。パージタンク9は公知のものが用いられるが、本実施形態の液化ガス燃料供給装置100では、大部分の液化ガス燃料が液パージ手段によって回収された後に気化パージが行われるため、比較的容量の小さいパージタンクであっても利用することができる。   This vaporizing purge means vaporizes and recovers the liquefied gas fuel remaining in the high-pressure pump 5 communicating with the third purge passage 26. A known purge tank 9 is used. However, in the liquefied gas fuel supply apparatus 100 of the present embodiment, vaporization purge is performed after most of the liquefied gas fuel is recovered by the liquid purging means. Even a small purge tank can be used.

(2)−2 気化パージ方法
本実施形態の液化ガス燃料供給装置100の気化パージ手段では、気化パージを実行する際、低圧燃料供給通路18に配置された第1の開閉手段19、及び第2のパージ用通路22に配置された第2の開閉手段23を閉じる一方、第3のパージ用通路26に配置された第4の開閉手段27を開く。そうすると、高圧ポンプ5が第3のパージ用通路26に連通する。その結果、高圧ポンプ5が減圧されたパージタンク9と連通した状態になり、高圧ポンプ5内に残留する液化ガス燃料が気化されて、パージタンク9に回収される。
気化パージによって回収された燃料は、次回の内燃機関の始動後において、逆止弁33を介して再液化コンプレッサ6に送られ、再液化された後、燃料タンク1に回収される。
(2) -2 Vaporization purge method In the vaporization purge means of the liquefied gas fuel supply apparatus 100 of the present embodiment, when the vaporization purge is executed, the first opening / closing means 19 disposed in the low-pressure fuel supply passage 18 and the second The second opening / closing means 23 disposed in the purge passage 22 is closed, while the fourth opening / closing means 27 disposed in the third purge passage 26 is opened. Then, the high pressure pump 5 communicates with the third purge passage 26. As a result, the high pressure pump 5 is in communication with the decompressed purge tank 9, and the liquefied gas fuel remaining in the high pressure pump 5 is vaporized and collected in the purge tank 9.
The fuel recovered by the vaporization purge is sent to the reliquefaction compressor 6 through the check valve 33 after the next start of the internal combustion engine, reliquefied, and then recovered to the fuel tank 1.

3.液化ガス燃料供給装置の動作
次に、これまで説明した本実施形態の内燃機関の液化ガス燃料供給装置100の動作について、図3〜図7を参照して説明する。なお、図3〜図7においては、低圧燃料通路18a、18b、気相導入通路20a、20b、第1のパージ用通路24a、24b、第2のパージ用通路22、第3のパージ用通路26、低圧導入路25a、25b、燃料循環通路28、燃料戻し通路30a〜30e、高圧燃料通路37a、37b、39のうち、液化ガス燃料あるいは気相の流通状態の通路が実線で示され、流通しない状態の通路が破線で示されている。
3. Operation of Liquefied Gas Fuel Supply Device Next, the operation of the liquefied gas fuel supply device 100 of the internal combustion engine of the present embodiment described so far will be described with reference to FIGS. 3 to 7, the low pressure fuel passages 18a and 18b, the gas phase introduction passages 20a and 20b, the first purge passages 24a and 24b, the second purge passage 22 and the third purge passage 26. Of the low-pressure introduction passages 25a and 25b, the fuel circulation passage 28, the fuel return passages 30a to 30e, and the high-pressure fuel passages 37a, 37b, and 39, the passage of the liquefied gas fuel or the vapor phase is shown by a solid line and does not circulate The state path is indicated by a dashed line.

(1)内燃機関の停止時
まず、内燃機関の停止時の状態を図3に示す。内燃機関の停止時には、第1〜第4の開閉手段19、23、27、29のすべてが閉じられた状態となっている。また、インタンクフィードポンプ2が駆動しておらず、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bの圧力室52内の圧力が上昇しないため、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bは開かれた状態となる。
(1) When the internal combustion engine is stopped First, a state when the internal combustion engine is stopped is shown in FIG. When the internal combustion engine is stopped, all of the first to fourth opening / closing means 19, 23, 27, and 29 are closed. Further, since the in-tank feed pump 2 is not driven and the pressure in the pressure chamber 52 of the first and second on-off valve devices 50a, 50b does not increase, the first and second on-off valve devices 50a, 50b Will be open.

(2)始動前燃料充填時
次に、内燃機関の始動前の燃料充填時の状態を図4に示す。燃料充填時には、高圧ポンプ5とアスピレータ17との間に配設された第2のパージ用通路22に備えられた第2の開閉手段23と、低圧燃料供給通路18bから分岐する第3のパージ用通路26に備えられた第4の開閉手段27と、燃料循環通路28に備えられた第3の開閉手段29は閉じられる。一方、燃料タンク1と高圧ポンプ5との間に配設された低圧燃料供給通路18aに備えられた第1の開閉手段19は開かれる。
(2) At the time of fuel filling before starting Next, FIG. 4 shows a state at the time of fuel filling before starting the internal combustion engine. At the time of fuel filling, a second purge means branching from the second open / close means 23 provided in the second purge passage 22 disposed between the high pressure pump 5 and the aspirator 17 and the low pressure fuel supply passage 18b. The fourth opening / closing means 27 provided in the passage 26 and the third opening / closing means 29 provided in the fuel circulation passage 28 are closed. On the other hand, the first opening / closing means 19 provided in the low-pressure fuel supply passage 18a disposed between the fuel tank 1 and the high-pressure pump 5 is opened.

この状態で、インタンクフィードポンプ2を駆動させると、燃料タンク1内の液化ガス燃料が低圧燃料供給通路18aを介して高圧ポンプ5側に流入する。このとき、インタンクフィードポンプ2によって送られる低圧燃料は、低圧燃料供給通路18bから分岐する低圧導入路25a、25bを介して、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bの圧力室52にも流入する。その結果、直接的な操作をしなくても第1及び第2の開閉弁装置50a、50bのバルブピストン53が移動して第1及び第2の開閉弁装置50a、50bが閉じられた状態になる。そして、高圧ポンプ5内に液化ガス燃料が満たされると、低圧燃料供給通路18a、18b内の圧力が次第に上昇し、所定の圧力値を超えたときにオーバーフローバルブ14が開かれ、低圧燃料が燃料戻し通路30a、30bを介して燃料タンク1に戻される。   When the in-tank feed pump 2 is driven in this state, the liquefied gas fuel in the fuel tank 1 flows into the high-pressure pump 5 side via the low-pressure fuel supply passage 18a. At this time, the low-pressure fuel sent by the in-tank feed pump 2 enters the pressure chambers 52 of the first and second on-off valve devices 50a and 50b via the low-pressure introduction passages 25a and 25b branched from the low-pressure fuel supply passage 18b. Also flows in. As a result, the valve piston 53 of the first and second on-off valve devices 50a and 50b moves and the first and second on-off valve devices 50a and 50b are closed without direct operation. Become. When the high-pressure pump 5 is filled with liquefied gas fuel, the pressure in the low-pressure fuel supply passages 18a and 18b gradually rises, and the overflow valve 14 is opened when the predetermined pressure value is exceeded. The fuel is returned to the fuel tank 1 through the return passages 30a and 30b.

その後、燃料戻し通路30aに備えられた流量センサ15の検出値が所定のしきい値を超えたときに、高圧ポンプ5内に確実に液化ガス燃料が充填されたと判断され、内燃機関の始動が許可される。   Thereafter, when the detected value of the flow sensor 15 provided in the fuel return passage 30a exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the high-pressure pump 5 is reliably filled with the liquefied gas fuel, and the internal combustion engine is started. Allowed.

(3)内燃機関運転時
次に、内燃機関の運転時の状態を図5に示す。内燃機関の運転時には、第1の開閉手段19が引き続き開かれ、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bや第2〜第4の開閉手段23、27、29は引き続き閉じられる。
(3) During Operation of Internal Combustion Engine Next, a state during operation of the internal combustion engine is shown in FIG. During operation of the internal combustion engine, the first opening / closing means 19 is continuously opened, and the first and second opening / closing valve devices 50a, 50b and the second to fourth opening / closing means 23, 27, 29 are continuously closed.

この状態で、燃料タンク1内の液化ガス燃料は、流量制御弁8によって流量を制御されながら高圧ポンプ5の加圧室に流入し、プランジャによって加圧されて、燃料吐出弁及び高圧燃料通路37a、37bを介してコモンレール10に圧送される。コモンレール10に圧送される燃料は、コモンレール10に接続された複数のインジェクタ13に対して高圧燃料通路39を介して均一な圧力で供給され、インジェクタ13の噴射制御によって、内燃機関のシリンダ内に供給される。このとき、コモンレール10内の圧力が高くなるが、本実施形態で採用している第1及び第2の開閉弁装置50a、50bは高圧にも耐えられる信頼性の高い構造となっているため、高圧燃料が気相導入通路20bや第1のパージ通路24b側へ流れることがない。   In this state, the liquefied gas fuel in the fuel tank 1 flows into the pressurizing chamber of the high pressure pump 5 while the flow rate is controlled by the flow rate control valve 8, is pressurized by the plunger, and is discharged from the fuel discharge valve and the high pressure fuel passage 37a. , 37b and fed to the common rail 10 by pressure. The fuel pumped to the common rail 10 is supplied at a uniform pressure to the plurality of injectors 13 connected to the common rail 10 via the high-pressure fuel passage 39, and is supplied into the cylinder of the internal combustion engine by the injection control of the injector 13. Is done. At this time, the pressure in the common rail 10 increases, but the first and second on-off valve devices 50a and 50b employed in the present embodiment have a highly reliable structure that can withstand high pressures. High-pressure fuel does not flow to the gas phase introduction passage 20b or the first purge passage 24b.

内燃機関の運転時において、高圧ポンプ5からオーバーフローする燃料や、コモンレール10の圧力制御弁12から排出される燃料、インジェクタ13の背圧制御に用いられ、逆止弁31を介して排出される燃料については、燃料戻し通路を介して燃料タンクに戻される。   During operation of the internal combustion engine, fuel that overflows from the high-pressure pump 5, fuel that is discharged from the pressure control valve 12 of the common rail 10, fuel that is used for back pressure control of the injector 13 and that is discharged through the check valve 31 Is returned to the fuel tank via the fuel return passage.

また、内燃機関が始動され、高圧ポンプ5の駆動が開始されると、再液化コンプレッサ6も作動するため、パージタンク9内に回収されていたガス燃料が逆止弁33を介して再液化コンプレッサ6に送られ、再液化されて燃料タンク1に戻される。   Further, when the internal combustion engine is started and the driving of the high-pressure pump 5 is started, the reliquefaction compressor 6 is also operated. Therefore, the gas fuel recovered in the purge tank 9 is recirculated through the check valve 33. 6 is re-liquefied and returned to the fuel tank 1.

(4)液パージ時
次に、内燃機関が停止され、液パージが行われる状態を図6に示す。液パージ時には、内燃機関の運転時に閉じられていた第4の開閉手段27は引き続き閉じられる。一方、内燃機関の運転時に開かれていた第1の開閉手段19が閉じられ、内燃機関の運転時に閉じられていた第2及び第3の開閉手段23、29が開かれる。また、第1の開閉手段19が閉じられることによって、低圧燃料供給通路18b及び低圧導入路25a、25bへの低圧燃料の供給が停止するため、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bの圧力室52内の圧力が低下し、バルブピストン53が移動することによって、第1及び第2の開閉弁装置50a、50bが開かれる。
(4) At the time of liquid purge Next, the state in which the internal combustion engine is stopped and the liquid purge is performed is shown in FIG. During the liquid purge, the fourth opening / closing means 27 that was closed during operation of the internal combustion engine is continuously closed. On the other hand, the first opening / closing means 19 that was opened during the operation of the internal combustion engine is closed, and the second and third opening / closing means 23 and 29 that were closed during the operation of the internal combustion engine are opened. Further, since the supply of the low-pressure fuel to the low-pressure fuel supply passage 18b and the low-pressure introduction passages 25a, 25b is stopped by closing the first opening / closing means 19, the first and second on-off valve devices 50a, 50b When the pressure in the pressure chamber 52 decreases and the valve piston 53 moves, the first and second on-off valve devices 50a and 50b are opened.

この状態でインタンクフィードポンプ2によって液化ガス燃料が送られると、液化ガス燃料は燃料循環通路28を流れ、アスピレータ17に流入する。アスピレータ17内を液化ガス燃料が通過すると、発生する吸入差圧によって第1のパージ用通路24a、24b及び第2のパージ用通路22内の液化ガス燃料が吸引される。そうすると、コモンレール10に接続された気相導入通路20に配置された第1の開閉弁装置50aが開かれているため、コモンレール10及びインジェクタ13内の液化ガス燃料が気相によって置換されながら、燃料タンク1内に回収される。   When the liquefied gas fuel is sent by the in-tank feed pump 2 in this state, the liquefied gas fuel flows through the fuel circulation passage 28 and flows into the aspirator 17. When the liquefied gas fuel passes through the aspirator 17, the liquefied gas fuel in the first purge passages 24a and 24b and the second purge passage 22 is sucked by the generated suction differential pressure. Then, since the first on-off valve device 50a disposed in the gas phase introduction passage 20 connected to the common rail 10 is opened, the liquefied gas fuel in the common rail 10 and the injector 13 is replaced by the gas phase, so that the fuel It is collected in the tank 1.

また、高圧ポンプ5内の液化ガス燃料についても、第2のパージ用通路22を介してアスピレータ17によって吸引され、燃料タンク1内に回収される。
この液パージの終了時には、高圧ポンプ5、コモンレール10、及びインジェクタ13内の大部分の液化ガス燃料が回収された状態となる。
The liquefied gas fuel in the high-pressure pump 5 is also sucked by the aspirator 17 through the second purge passage 22 and collected in the fuel tank 1.
At the end of the liquid purging, most of the liquefied gas fuel in the high-pressure pump 5, the common rail 10, and the injector 13 is recovered.

(5)気化パージ時
次に、気化パージが行われる状態を図7に示す。気化パージ時には、液パージ時に閉じられていた第1の開閉手段19は引き続き閉じられ、液パージ時に開かれていた第1及び第2の開閉弁装置50a、50bは引き続き開かれている。一方、液パージ時に開かれていた第2及び第3の開閉手段23、29が閉じられ、液パージ時に閉じられていた第4の開閉手段27が開かれる。また、インタンクフィードポンプ2の駆動は停止される。
(5) At the time of vaporization purge Next, the state in which vaporization purge is performed is shown in FIG. During the vaporization purge, the first opening / closing means 19 that was closed during the liquid purge is continuously closed, and the first and second open / close valve devices 50a and 50b that were opened during the liquid purge are continuously opened. On the other hand, the second and third opening / closing means 23 and 29 opened during the liquid purge are closed, and the fourth opening / closing means 27 closed during the liquid purge is opened. Further, the driving of the in-tank feed pump 2 is stopped.

この状態では、高圧ポンプ5は減圧されたパージタンク9と連通した状態になるため、内部に残留していた微量の液化ガス燃料が気化されて、第3のパージ用通路26を介して、パージタンク9内に回収される。
本実施形態の例では、上述の液パージ時において大部分の液化ガス燃料が回収されているために、気化パージ時にパージタンク9にかかる負担が最小限に抑えられるようになっている。したがって、小型のパージタンク9を用いた場合であっても、気化パージに要する時間が短縮される。
In this state, the high-pressure pump 5 is in communication with the pressure-reduced purge tank 9, so that a small amount of liquefied gas fuel remaining inside is vaporized and purged via the third purge passage 26. It is collected in the tank 9.
In the example of the present embodiment, most of the liquefied gas fuel is recovered at the time of the above-described liquid purge, so that the burden on the purge tank 9 during the vaporization purge is minimized. Therefore, even when a small purge tank 9 is used, the time required for vaporization purge is reduced.

この気化パージの終了時には、高圧ポンプ5、コモンレール10、及びインジェクタ13の内部からほぼすべての液化ガス燃料がパージされた状態となる。   At the end of the vaporization purge, almost all of the liquefied gas fuel is purged from the inside of the high-pressure pump 5, the common rail 10, and the injector 13.

以上説明した本実施形態の液化ガス燃料供給装置は、コモンレールに接続された気相導入通路及び第1のパージ用通路に設けられる第1及び第2の開閉弁装置として、インタンクフィードポンプから高圧ポンプに送られる低圧燃料の圧力に応じて開閉する所定構造の開閉弁装置が採用されている。そのため、開閉弁装置の直接的な操作が不要になり、開閉弁装置、ひいては、液化ガス燃料供給装置のコストの増加が抑えられる。また、本実施形態の開閉弁装置であれば、コモンレール内の高圧にも耐えられ、信頼性の向上が図られる。   The liquefied gas fuel supply device of the present embodiment described above has a high pressure from the in-tank feed pump as the first and second on-off valve devices provided in the gas phase introduction passage and the first purge passage connected to the common rail. An on-off valve device having a predetermined structure that opens and closes according to the pressure of the low-pressure fuel sent to the pump is employed. Therefore, the direct operation of the on-off valve device is not required, and the increase in the cost of the on-off valve device, and hence the liquefied gas fuel supply device can be suppressed. In addition, the on-off valve device of this embodiment can withstand high pressure in the common rail, and the reliability can be improved.

100:液化ガス燃料供給装置、1:燃料タンク、2:インタンクフィードポンプ、3:プレフィルタ、4:フィルタ、5:高圧ポンプ、6:再液化コンプレッサ、8:流量制御弁、9:パージタンク、10:コモンレール、12:圧力制御弁、13:燃料噴射部(インジェクタ)、14:オーバーフローバルブ、15:流量センサ、16:燃料クーラー、17:アスピレータ、18a・18b:低圧燃料供給通路、19:第1の開閉手段、20a・20b:気相導入通路、22:第2のパージ用通路、23:第2の開閉手段、24a・24b:第1のパージ用通路、25a・25b:低圧導入路、26:第3のパージ用通路、27:第4の開閉手段、28:燃料循環通路、29:第3の開閉手段、30a・30b・30c・30d・30e:燃料戻し通路、31・33:逆止弁、37a・37b・39:高圧燃料通路、50a:第1の開閉弁装置、50b:第2の開閉弁装置、51:シリンダボディ、51a:シリンダ、51b:燃料ギャラリ、52:圧力室、53:バルブピストン、53a:径方向通路、53b:軸方向通路、53c:受圧面、55:コイルスプリング、57:ストッパ、57a:軸方向通路、61:第1ポート、63:第2ポート、65:第3ポート 100: liquefied gas fuel supply device, 1: fuel tank, 2: in-tank feed pump, 3: prefilter, 4: filter, 5: high pressure pump, 6: reliquefaction compressor, 8: flow control valve, 9: purge tank DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Common rail, 12: Pressure control valve, 13: Fuel injection part (injector), 14: Overflow valve, 15: Flow sensor, 16: Fuel cooler, 17: Aspirator, 18a, 18b: Low-pressure fuel supply passage, 19: First opening / closing means, 20a / 20b: gas phase introduction passage, 22: second purge passage, 23: second opening / closing means, 24a / 24b: first purge passage, 25a / 25b: low pressure introduction passage , 26: third purge passage, 27: fourth opening / closing means, 28: fuel circulation passage, 29: third opening / closing means, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e Fuel return passage, 31/33: check valve, 37a / 37b / 39: high pressure fuel passage, 50a: first on / off valve device, 50b: second on / off valve device, 51: cylinder body, 51a: cylinder, 51b : Fuel gallery, 52: pressure chamber, 53: valve piston, 53a: radial passage, 53b: axial passage, 53c: pressure receiving surface, 55: coil spring, 57: stopper, 57a: axial passage, 61: first Port 63: second port 65: third port

Claims (3)

燃料タンク内の液化ガス燃料をフィードポンプによって高圧ポンプへ送り、当該高圧ポンプで前記液化ガス燃料を高圧化して内燃機関の燃料噴射部が接続されたコモンレールに圧送し、前記燃料噴射部から前記内燃機関に前記液化ガス燃料を供給する液化ガス燃料供給装置において、
前記内燃機関の停止後に、前記コモンレールに対して前記液化ガス燃料の気体成分を導入させながら前記コモンレール内の前記液化ガス燃料を前記燃料タンク内に回収するためのパージ手段を備え、
前記パージ手段は、前記コモンレールに接続されたパージ用通路及び気相導入通路あるいはいずれか一方を備えるとともに、前記パージ用通路及び前記気相導入通路あるいはいずれか一方に設けられ、前記フィードポンプから前記高圧ポンプに送られる燃料圧力を受ける受圧部を有し、前記燃料圧力が所定値以上のときに閉弁する一方、前記燃料圧力が所定値未満のときに開弁する開閉弁装置を備えることを特徴とする内燃機関の液化ガス燃料供給装置。
The liquefied gas fuel in the fuel tank is sent to a high pressure pump by a feed pump, the liquefied gas fuel is pressurized by the high pressure pump and pumped to a common rail to which a fuel injection part of an internal combustion engine is connected, and the internal combustion engine In the liquefied gas fuel supply device for supplying the liquefied gas fuel to the engine,
A purge means for recovering the liquefied gas fuel in the common rail into the fuel tank while introducing the gaseous component of the liquefied gas fuel into the common rail after the internal combustion engine is stopped;
The purge means includes a purge passage and / or a gas phase introduction passage connected to the common rail, and is provided in the purge passage and / or the gas phase introduction passage. A pressure receiving portion that receives fuel pressure sent to the high-pressure pump, and includes an on-off valve device that closes when the fuel pressure is equal to or higher than a predetermined value and opens when the fuel pressure is lower than the predetermined value. A liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine characterized by the above.
前記開閉弁装置は、
前記コモンレールに接続された第1ポートと、前記フィードポンプから前記高圧ポンプに送られる前記液化ガス燃料の一部が流入する第2ポートと、前記液化ガス燃料の吸引部又は気相導入部に接続された第3ポートと、を有するシリンダ本体と、
前記第2ポートから流入する前記燃料圧力を受圧する前記受圧部を有するとともに前記第1ポートと前記第3ポートとを連通及び遮断できるように前記シリンダ本体内に収容されたピストン弁部材と、
前記ピストン弁部材が前記燃料圧力に応じて前記第1ポートと前記第3ポートとを連通及び遮断できるよう前記ピストン弁部材を付勢するためのバネ部材と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の液化ガス燃料供給装置。
The on-off valve device is
Connected to the first port connected to the common rail, the second port into which a part of the liquefied gas fuel sent from the feed pump to the high pressure pump flows, and the suction part or the gas phase introduction part of the liquefied gas fuel A cylinder body having a third port,
A piston valve member that has the pressure receiving portion for receiving the fuel pressure flowing in from the second port and is housed in the cylinder body so as to communicate and block the first port and the third port;
A spring member for biasing the piston valve member so that the piston valve member can communicate and block the first port and the third port according to the fuel pressure;
The liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記開閉弁装置は、前記フィードポンプと、前記フィードポンプによって圧送され前記高圧ポンプに送られる前記液化ガス燃料の圧力を規定する圧力調整弁と、の間の低圧燃料供給通路に接続されることを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の液化ガス燃料供給装置。   The on-off valve device is connected to a low-pressure fuel supply passage between the feed pump and a pressure regulating valve that regulates the pressure of the liquefied gas fuel that is fed by the feed pump and sent to the high-pressure pump. The liquefied gas fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the liquefied gas fuel supply device is used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101425411B1 (en) * 2013-01-18 2014-08-01 한국기계연구원 The Flexible Type Fuel rail system for LPLi vehicle
CN111188702A (en) * 2020-03-11 2020-05-22 广西玉柴机器股份有限公司 Marine single-fuel natural gas engine GCU component

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