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JP2013130118A - Fuel supply device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2013130118A
JP2013130118A JP2011279919A JP2011279919A JP2013130118A JP 2013130118 A JP2013130118 A JP 2013130118A JP 2011279919 A JP2011279919 A JP 2011279919A JP 2011279919 A JP2011279919 A JP 2011279919A JP 2013130118 A JP2013130118 A JP 2013130118A
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Japan
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fuel
heat exchanger
heat
liquefied gas
fuel tank
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Application number
JP2011279919A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Kojima
進 小島
Tomojiro Sugimoto
知士郎 杉本
Rio Shimizu
里欧 清水
Hitoshi Tanaka
仁 田中
Shu Nakagawa
周 中川
Kazuhiro Yoneshige
和裕 米重
Masanori Iketani
昌紀 池谷
Jun Yamada
潤 山田
Hideaki Kosuge
英明 小菅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisan Industry Co Ltd
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel supply device of an internal combustion engine in which a heat exchanger using heat of an engine cooling water for vaporizing liquified gas fuel is arranged in a fuel tank of the liquified gas fuel, wherein the liquified gas fuel is not mixed into the engine cooling water even though the heat medium passage of the heat exchanger is damaged.SOLUTION: In the fuel supply device of the internal combustion engine in which the first heat exchanger 20 using the heat of the engine cooling water for vaporizing the liquified gas fuel is arranged inside a fuel tank 10 of the liquified fuel, the second heat exchanger 60 is arranged outside of the fuel tank, a heat medium passing through the heat medium passage of the first heat exchanger is heated using the heat of the engine cooling water by the second heat exchanger, and the first heat exchanger indirectly uses the heat of the engine cooling water via the heat medium for vaporizing the liquified fuel.

Description

本発明は、液化ガス燃料を気化させて内燃機関へ供給するための内燃機関の燃料供給装置に関する。   The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine for vaporizing and supplying liquefied gas fuel to the internal combustion engine.

内燃機関の燃料として、LPGのような常温常圧では気体の燃料を使用することが公知である。このようなガス燃料は、加圧及び冷却により液化されて燃料タンク内に貯蔵される。ガス燃料に加えて、ガソリン等の液体燃料も使用する内燃機関が公知であり、このような内燃機関の燃料供給装置において、燃料供給装置の小型化のために、液体燃料の燃料タンク内に液化ガス燃料の燃料タンクを配置することが提案されている(特許文献1参照)。   As a fuel for an internal combustion engine, it is known to use a gaseous fuel at room temperature and normal pressure such as LPG. Such gas fuel is liquefied by pressurization and cooling and stored in the fuel tank. An internal combustion engine that uses liquid fuel such as gasoline in addition to gas fuel is known, and in such a fuel supply device of the internal combustion engine, in order to reduce the size of the fuel supply device, liquid fuel is liquefied in a fuel tank. It has been proposed to arrange a fuel tank for gas fuel (see Patent Document 1).

ところで、液化ガス燃料を使用する内燃機関の燃料供給装置において、液化ガス燃料を気化させるための熱交換器が必要であり、燃料供給装置の小型化のために、燃料タンク内に熱交換器を配置することが考えられる。熱交換器は、一般的に、機関冷却水の熱を利用して液化ガス燃料を気化させるものである。   By the way, in a fuel supply device for an internal combustion engine that uses liquefied gas fuel, a heat exchanger for vaporizing the liquefied gas fuel is necessary. To reduce the size of the fuel supply device, a heat exchanger is installed in the fuel tank. It is possible to arrange. Generally, the heat exchanger vaporizes the liquefied gas fuel using the heat of the engine cooling water.

特開2011−052668JP2011-052668

前述のように、液化ガス燃料の燃料タンク内に熱交換器が配置される場合において、熱交換器の機関冷却水が通過する熱媒体通路の壁が損傷すると、損傷位置によって、熱交換器の液化ガス燃料通路から、又は、燃料タンクから液化ガス燃料が熱媒体通路を通過する機関冷却水に混入し、こうして混入した液化ガス燃料は、気化してラジエタ等から外部へ放出されることがある。   As described above, when the heat exchanger is disposed in the fuel tank of liquefied gas fuel, if the wall of the heat medium passage through which the engine coolant of the heat exchanger passes is damaged, The liquefied gas fuel may be mixed from the liquefied gas fuel passage or from the fuel tank into the engine cooling water passing through the heat medium passage, and the mixed liquefied gas fuel may be vaporized and discharged to the outside from the radiator or the like. .

従って、本発明の目的は、液化ガス燃料の燃料タンク内に、液化ガス燃料を気化させるために機関冷却水の熱を利用する熱交換器が配置された内燃機関の燃料供給装置において、熱交換器の熱媒体通路が損傷しても、機関冷却水に液化ガス燃料が混入しないようにすることである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide heat exchange in an internal combustion engine fuel supply apparatus in which a heat exchanger that uses heat of engine cooling water to vaporize liquefied gas fuel is disposed in a fuel tank of liquefied gas fuel. This is to prevent the liquefied gas fuel from being mixed into the engine cooling water even if the heat medium passage of the vessel is damaged.

本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置は、液化ガス燃料の燃料タンクの内側に、液化ガス燃料を気化させるために機関冷却水の熱を利用する第一熱交換器が配置された内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料タンクの外側には第二熱交換器が配置され、前記第一熱交換器の熱媒体通路を通過する熱媒体は、前記第二熱交換器によって機関冷却水の熱を利用して加熱され、前記第一熱交換器は、液化ガス燃料を気化させるために前記熱媒体を介して機関冷却水の熱を間接的に利用することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel supply device for an internal combustion engine, wherein a first heat exchanger that uses heat of engine cooling water to vaporize the liquefied gas fuel is disposed inside the fuel tank of the liquefied gas fuel. In the fuel supply apparatus for an internal combustion engine, a second heat exchanger is disposed outside the fuel tank, and the heat medium passing through the heat medium passage of the first heat exchanger is transmitted by the second heat exchanger. Heated using the heat of the engine cooling water, the first heat exchanger indirectly uses the heat of the engine cooling water through the heat medium to vaporize the liquefied gas fuel. .

本発明による請求項2に記載の内燃機関の燃料供給装置は、請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を前記第一熱交換器へ調量して供給するための調量弁は前記燃料タンクの内側に配置されていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the internal combustion engine fuel supply apparatus according to the first aspect, wherein the liquefied gas fuel in the fuel tank is metered into the first heat exchanger. A metering valve for supplying the fuel is disposed inside the fuel tank.

本発明による請求項3に記載の内燃機関の燃料供給装置は、請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料タンク内の液化ガス燃料を前記第一熱交換器へ調量して供給するための調量弁は前記燃料タンクの外側に配置されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the internal combustion engine fuel supply apparatus according to the first aspect, wherein the liquefied gas fuel in the fuel tank is metered into the first heat exchanger. The metering valve for supplying the fuel is arranged outside the fuel tank.

本発明による請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置によれば、液化ガス燃料の燃料タンクの内側に、液化ガス燃料を気化させるために機関冷却水の熱を利用する第一熱交換器が配置された内燃機関の燃料供給装置において、燃料タンクの外側には第二熱交換器が配置され、第一熱交換器の熱媒体通路を通過する熱媒体は、第二熱交換器によって機関冷却水の熱を利用して加熱され、第一熱交換器は、液化ガス燃料を気化させるために熱媒体を介して機関冷却水の熱を間接的に利用するようになっている。それにより、燃料タンクの内側の第一熱交換器において、熱媒体通路が損傷して、熱交換器の液化ガス燃料通路から、又は、燃料タンクから液化ガス燃料が熱媒体通路を通過する熱媒体へ混入しても、熱媒体は、第二熱交換器によって機関冷却水の熱を利用して加熱されるものであるために、機関冷却水に液化ガス燃料が混入することはない。   According to the fuel supply device for an internal combustion engine of the first aspect of the present invention, the first heat exchanger that uses the heat of the engine cooling water to vaporize the liquefied gas fuel inside the fuel tank of the liquefied gas fuel. The second heat exchanger is disposed outside the fuel tank, and the heat medium passing through the heat medium passage of the first heat exchanger is transmitted to the engine by the second heat exchanger. Heated using the heat of the cooling water, the first heat exchanger indirectly uses the heat of the engine cooling water via a heat medium to vaporize the liquefied gas fuel. Accordingly, in the first heat exchanger inside the fuel tank, the heat medium passage is damaged, and the heat medium in which the liquefied gas fuel passes from the liquefied gas fuel passage of the heat exchanger or from the fuel tank through the heat medium passage. Even if the heat medium is mixed, the heat medium is heated using the heat of the engine cooling water by the second heat exchanger, so that the liquefied gas fuel is not mixed into the engine cooling water.

また、本発明による請求項2に記載の内燃機関の燃料供給装置によれば、請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置において、燃料タンク内の液化ガス燃料を第一熱交換器へ調量して供給するための調量弁は燃料タンクの内側に配置されているために、調量弁の上流側配管及び下流側配管は燃料タンク内に位置することとなり、上流側配管及び下流側配管が損傷しても、液化ガス燃料が燃料タンク外へ漏れることはない。   According to the fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 2 of the present invention, in the fuel supply device for the internal combustion engine according to claim 1, the liquefied gas fuel in the fuel tank is adjusted to the first heat exchanger. Since the metering valve for supplying the metered amount is arranged inside the fuel tank, the upstream pipe and the downstream pipe of the metering valve are located in the fuel tank, and the upstream pipe and the downstream side Even if the piping is damaged, the liquefied gas fuel does not leak out of the fuel tank.

また、本発明による請求項3に記載の内燃機関の燃料供給装置によれば、請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置において、燃料タンク内の液化ガス燃料を第一熱交換器へ調量して供給するための調量弁は燃料タンクの外側に配置されているために、調量弁が燃料タンクの内側に配置されているときのように、調量弁の制御配線を燃料タンクの外側へ引き出すことは必要なく、この引き出し位置のシール部から液化ガス燃料が漏れる懸念がない。   According to the fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 3 of the present invention, in the fuel supply device for the internal combustion engine according to claim 1, the liquefied gas fuel in the fuel tank is adjusted to the first heat exchanger. Since the metering valve for measuring and supplying is arranged outside the fuel tank, the control valve of the metering valve is connected to the fuel tank like when the metering valve is arranged inside the fuel tank. It is not necessary to pull out to the outside, and there is no concern that the liquefied gas fuel leaks from the seal portion at this pulling position.

本発明による内燃機関の燃料供給装置の燃料タンク構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the fuel tank structure of the fuel supply apparatus of the internal combustion engine by this invention. 本発明による内燃機関の燃料供給装置のもう一つの燃料タンク構造を示す概略図である。It is the schematic which shows another fuel tank structure of the fuel supply apparatus of the internal combustion engine by this invention.

図1は本発明による内燃機関の燃料供給装置の燃料タンク構造を示す概略図である。同図において、10は燃料タンクであり、プロパン(沸点−42.09°C)及びブタン(沸点−0.5°C)を主成分とするLPGを貯蔵している。もちろん、本発明による燃料供給装置が対象とする液化ガス燃料は、LPGに限定されることなく、常温常圧では気体の任意の可燃性物質とすることができる。例えば、プロパンと同程度の沸点を有する可燃性物質、ブタンと同程度の沸点を有する可燃性物質、プロパンの沸点とブタンの沸点との間の沸点を有する可燃性物質とすることができる。   FIG. 1 is a schematic view showing a fuel tank structure of a fuel supply device for an internal combustion engine according to the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a fuel tank, which stores LPG mainly composed of propane (boiling point −42.09 ° C.) and butane (boiling point −0.5 ° C.). Of course, the liquefied gas fuel targeted by the fuel supply apparatus according to the present invention is not limited to LPG, and can be any combustible substance that is gaseous at normal temperature and pressure. For example, a flammable substance having a boiling point similar to that of propane, a flammable substance having a boiling point comparable to that of butane, and a flammable substance having a boiling point between that of propane and that of butane can be used.

燃料タンク10内の液化ガス燃料Fは、気化させて内燃機関の気筒内へ供給されることとなる。そのためには、液化ガス燃料を気化させるための熱交換器が必要となる。本実施形態の燃料供給装置は、二重管式の熱交換器20が燃料タンク10の内壁に沿って螺旋状に配置されている。こうして、多量の液化ガス燃料を気化させるために比較的大型となる(二重管式の熱交換器の場合は長くなる)熱交換器を燃料タンク10内に配置することができ、燃料供給装置全体を小型化することができる。   The liquefied gas fuel F in the fuel tank 10 is vaporized and supplied into the cylinder of the internal combustion engine. For this purpose, a heat exchanger for vaporizing the liquefied gas fuel is required. In the fuel supply apparatus of the present embodiment, a double-pipe heat exchanger 20 is spirally disposed along the inner wall of the fuel tank 10. In this way, a relatively large heat exchanger (long in the case of a double tube heat exchanger) can be disposed in the fuel tank 10 to vaporize a large amount of liquefied gas fuel, and the fuel supply device The whole can be reduced in size.

螺旋形状の熱交換器20は、燃料タンク10の内壁に接触させるようにすれば、熱交換器20自身が燃料タンク10の補強部材としても機能し、外部からの力に対して燃料タンク10の強度を高めることができ、また、熱交換器20と燃料タンク10内の液化ガス燃料との接触面積が減少するために、燃料タンク10内に貯蔵されている液化ガス燃料が熱交換器20により加熱され難くすることができる。   If the spiral heat exchanger 20 is brought into contact with the inner wall of the fuel tank 10, the heat exchanger 20 itself functions as a reinforcing member for the fuel tank 10. Since the strength can be increased and the contact area between the heat exchanger 20 and the liquefied gas fuel in the fuel tank 10 is reduced, the liquefied gas fuel stored in the fuel tank 10 is transferred by the heat exchanger 20. It can be made difficult to be heated.

また、主に、燃料タンク10内の螺旋形状の熱交換器20の内側の空間に液化ガス燃料を位置させるようになっており、螺旋形状の二重管式の熱交換器20において、内管及び外管のいずれも曲率半径を比較的大きくすることができるために、応力集中を緩和することができる。螺旋形状の熱交換器20を配置する燃料タンク10は、熱交換器20の螺旋形状に合わせて円筒形状とすることが好ましい。この場合には、燃料タンク10の上側端面及び下側端面は、圧力容器として耐圧性を高めるために、鏡板形状(鏡餅形状)とすることが好ましい。   In addition, the liquefied gas fuel is mainly positioned in the space inside the spiral heat exchanger 20 in the fuel tank 10, and in the spiral double pipe heat exchanger 20, Since both the outer tube and the outer tube can have a relatively large radius of curvature, stress concentration can be reduced. The fuel tank 10 in which the spiral heat exchanger 20 is arranged is preferably cylindrical in accordance with the spiral shape of the heat exchanger 20. In this case, it is preferable that the upper end surface and the lower end surface of the fuel tank 10 have an end plate shape (mirror shape) in order to increase pressure resistance as a pressure vessel.

二重管式の熱交換器20は、円形断面の二重管とすることにより、内管及び外管とも高い耐圧性を有し、また、熱交換壁として機能する内管の壁の表面積が大きくなって高い熱交換効率を実現することができる。   The double pipe heat exchanger 20 has a high pressure resistance for both the inner pipe and the outer pipe by using a double pipe having a circular cross section, and the surface area of the wall of the inner pipe that functions as a heat exchange wall is small. It becomes large and high heat exchange efficiency can be realized.

液化ガス燃料が通過する液化ガス燃料通路として機能する内管20aは、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム製とすることができ、また、内管20aの外側において熱媒体が通過する熱媒体通路として機能する外管20bは、例えば、断熱性に優れたステンレス製とすることができる。外管20bより小径の内管20aは、構造的に外管20bより高い強度を有するために、内管20aを熱媒体より高圧の液化ガス燃料の通路とすることは好ましい。   The inner tube 20a that functions as a liquefied gas fuel passage through which the liquefied gas fuel passes can be made of, for example, aluminum having excellent thermal conductivity, and a heat medium passage through which a heat medium passes outside the inner tube 20a. The outer tube 20b that functions as, for example, can be made of stainless steel having excellent heat insulation. Since the inner tube 20a having a smaller diameter than the outer tube 20b is structurally stronger than the outer tube 20b, the inner tube 20a is preferably used as a passage for liquefied gas fuel having a pressure higher than that of the heat medium.

30は熱交換器20の内管20a内へ燃料タンク10内の液化ガス燃料を供給するための燃料配管である。燃料配管30は、大部分が燃料タンク10の外側に位置し、燃料タンク10の下側端面と螺旋形状の熱交換器20の内管20aの上端とを連通しており、燃料配管30には液化ガス燃料を調量して熱交換器20の内管20a内へ供給するための調量弁31が配置されている。また、燃料配管30の燃料タンク10の下側端面近傍には、閉鎖弁32が配置されている。閉鎖弁32は常時開とされ、燃料タンク10内の液化ガス燃料の蒸気圧によって燃料タンク10内の液化ガス燃料が燃料配管30を通して熱交換器20の内管20a内へ圧送されるようになっている。閉鎖弁32は、必要に応じて閉弁され、燃料タンク20内の液化ガス燃料の熱交換器20への圧送を停止させることができる。燃料配管30には、燃料タンク10内の液化ガス燃料の蒸気圧が低い場合に備えて、燃料ポンプを配置するようにしても良い。   Reference numeral 30 denotes a fuel pipe for supplying the liquefied gas fuel in the fuel tank 10 into the inner pipe 20 a of the heat exchanger 20. Most of the fuel pipe 30 is located outside the fuel tank 10, and the lower end face of the fuel tank 10 communicates with the upper end of the inner pipe 20 a of the spiral heat exchanger 20. A metering valve 31 for metering and supplying the liquefied gas fuel into the inner pipe 20a of the heat exchanger 20 is arranged. Further, a closing valve 32 is disposed in the vicinity of the lower end surface of the fuel tank 10 of the fuel pipe 30. The closing valve 32 is normally opened, and the liquefied gas fuel in the fuel tank 10 is pumped into the inner pipe 20a of the heat exchanger 20 through the fuel pipe 30 by the vapor pressure of the liquefied gas fuel in the fuel tank 10. ing. The closing valve 32 is closed as necessary, and the pumping of the liquefied gas fuel in the fuel tank 20 to the heat exchanger 20 can be stopped. A fuel pump may be arranged in the fuel pipe 30 in case the vapor pressure of the liquefied gas fuel in the fuel tank 10 is low.

一方、40は熱交換器20の外管20b内へ熱媒体を供給するための熱媒体配管である。熱媒体配管40は、螺旋形状の熱交換器20の外管20bの上端と下端とを連通しており、熱媒体配管40には熱媒体を調量して熱交換器20の外管20b内へ供給するための調量弁41が配置されている。また、調量弁41の上流側には、熱媒体を圧送するための熱媒体ポンプ42が配置されている。熱媒体ポンプ42を作動することにより、熱媒体配管40内の熱媒体は、熱交換器20の外管20b内と熱媒体配管40内とを通り循環する。   On the other hand, 40 is a heat medium pipe for supplying a heat medium into the outer tube 20b of the heat exchanger 20. The heat medium pipe 40 communicates the upper end and the lower end of the outer pipe 20b of the spiral heat exchanger 20, and the heat medium pipe 40 measures the heat medium in the outer pipe 20b of the heat exchanger 20. A metering valve 41 for supplying to is arranged. A heat medium pump 42 for pumping the heat medium is disposed upstream of the metering valve 41. By operating the heat medium pump 42, the heat medium in the heat medium pipe 40 circulates in the outer pipe 20 b and the heat medium pipe 40 of the heat exchanger 20.

それにより、熱交換器20において、外管20b内の熱媒体と内管20a内の液化ガス燃料との間で熱交換され、液化ガス燃料は気化して、熱交換器20の内管20aの下端に接続されたガス配管50から排出される。本実施形態においては、熱媒体は、熱交換器20の外管20bを上端から下端へ向けて移動するようになっている。それにより、熱交換器20の内管20aの上端へ供給される液化ガス燃料を熱交換器20へ流入して直ぐの比較的高温の熱媒体により良好に気化させることができる。   As a result, in the heat exchanger 20, heat is exchanged between the heat medium in the outer tube 20b and the liquefied gas fuel in the inner tube 20a, and the liquefied gas fuel is vaporized, so that the inner tube 20a of the heat exchanger 20 is vaporized. It is discharged from the gas pipe 50 connected to the lower end. In the present embodiment, the heat medium moves the outer tube 20b of the heat exchanger 20 from the upper end toward the lower end. Thereby, the liquefied gas fuel supplied to the upper end of the inner pipe 20a of the heat exchanger 20 can be vaporized satisfactorily by a relatively high-temperature heat medium immediately after flowing into the heat exchanger 20.

ガス配管50から排出されるガス燃料は、ガス燃料タンク(図示せず)を介して、又は、直接的に、燃料噴射弁(図示せず)に供給され、燃料噴射弁から噴射されて内燃機関の気筒内へ供給される。ガス配管50には常時開の閉鎖弁51が配置されており、閉鎖弁51を必要に応じて閉弁することにより、ガス燃料の燃料噴射弁への供給を停止することができる。   Gas fuel discharged from the gas pipe 50 is supplied to a fuel injection valve (not shown) via a gas fuel tank (not shown) or directly, and is injected from the fuel injection valve to be an internal combustion engine. Is supplied into the cylinder. The gas pipe 50 is provided with a normally open closing valve 51. By closing the closing valve 51 as necessary, the supply of gas fuel to the fuel injection valve can be stopped.

また、ガス配管50の閉鎖弁51より上流側と燃料タンク10の上側端面とは、安全弁52を有するリリーフ通路53により接続されており、熱交換器20の内管20aから排出されるガス燃料の圧力が過剰に高くなったときには、安全弁52が開弁して、リリーフ通路53を介して、ガス燃料を燃料タンク10へ戻すようになっている。   Further, the upstream side of the closing valve 51 of the gas pipe 50 and the upper end surface of the fuel tank 10 are connected by a relief passage 53 having a safety valve 52, and the gas fuel discharged from the inner pipe 20 a of the heat exchanger 20 is connected. When the pressure becomes excessively high, the safety valve 52 is opened, and the gaseous fuel is returned to the fuel tank 10 via the relief passage 53.

二重管式の熱交換器20は、前述したように、螺旋形状とされ、本発明を限定するものではないが、内管20a及び外管20bの一端部が上側に他端部が下側になるように燃料タンク10内に配置されており、液化ガス燃料は、上側の一端部から内管20aへ供給されるようになっている。それにより、液化ガス燃料は、螺旋形状の内管20aを下方へ流れる間に外管20bを通過する熱媒体から受熱して徐々に気化するために、液化ガス燃料が内管20aの途中に溜まることはなく、良好に液化ガス燃料を気化させることができる。   As described above, the double-pipe heat exchanger 20 has a spiral shape and is not intended to limit the present invention. However, one end of the inner tube 20a and the outer tube 20b is on the upper side, and the other end is on the lower side. It arrange | positions in the fuel tank 10 so that it may become, and liquefied gas fuel is supplied to the inner pipe | tube 20a from the upper end part. Thereby, the liquefied gas fuel is gradually vaporized by receiving heat from the heat medium passing through the outer tube 20b while flowing downward through the spiral inner tube 20a, so that the liquefied gas fuel accumulates in the middle of the inner tube 20a. The liquefied gas fuel can be vaporized satisfactorily.

ところで、熱交換器20は、新たなエネルギを使用しないように、機関冷却水の熱を利用することが好ましい。しかしながら、熱交換器20が燃料タンク10内に配置されているために、熱交換器20の外管20bを機関冷却水が循環するようにしていると、二重管式の熱交換器20の外管20bの一部が破損したときに、燃料タンク10内の液化ガス燃料の蒸気圧が機関冷却水の循環圧力(例えば100kPa)より高いことがあり、この場合には、燃料タンク10内の液化ガス燃料が機関冷却水に混入し、気化してラジエタキャップから外部へ排出されることがある。   By the way, it is preferable that the heat exchanger 20 uses the heat of the engine cooling water so as not to use new energy. However, since the heat exchanger 20 is disposed in the fuel tank 10, the engine cooling water is circulated through the outer pipe 20 b of the heat exchanger 20. When a part of the outer pipe 20b is broken, the vapor pressure of the liquefied gas fuel in the fuel tank 10 may be higher than the circulating pressure of the engine cooling water (for example, 100 kPa). The liquefied gas fuel may be mixed into the engine coolant, vaporize, and discharged from the radiator cap to the outside.

また、燃料タンク10内の二重管式の熱交換器20において、内管20a内を機関冷却水が通過するようにし、外管20b内の液化ガス燃料が通過するようにすれば、外管20bの一部が破損しても外管20b内の液化ガス燃料は燃料タンク20内へ漏れるだけであり、外部漏れを防止することができる。この場合において、内管20aの一部が破損すると、外管20b内の液化ガス燃料は加熱により一部気化しているために、機関冷却水の循環圧力より高圧であり、外管20b内の液化ガス燃料が機関冷却水に混入してしまう。   Further, in the double pipe heat exchanger 20 in the fuel tank 10, if the engine cooling water passes through the inner pipe 20a and the liquefied gas fuel in the outer pipe 20b passes, the outer pipe Even if a part of 20b is broken, the liquefied gas fuel in the outer tube 20b only leaks into the fuel tank 20, and external leakage can be prevented. In this case, when a part of the inner pipe 20a is broken, the liquefied gas fuel in the outer pipe 20b is partially vaporized by heating, and therefore is higher than the circulating pressure of the engine cooling water. The liquefied gas fuel is mixed into the engine cooling water.

このような液化ガス燃料の機関冷却水への混入を防止することが必要であり、本実施形態では、熱媒体配管40を通過する熱媒体と機関冷却水との間で熱交換させるためのもう一つの熱交換器60(第二熱交換器)が燃料タンク10の外側に配置されている。もう一つの熱交換器60において、熱媒体配管40の回りを機関本体からラジエタへ戻される以前の高温の機関冷却水が通過するようになっている。このように、内燃機関に一般的に配置されている機関冷却水ポンプを利用して機関冷却水が熱交換器60を通過するようにしても良いが、もちろん、熱交換器60用に専用の冷却水通路及び電動ポンプを設けるようにしても良い。   It is necessary to prevent such liquefied gas fuel from being mixed into the engine cooling water. In this embodiment, heat exchange between the heat medium passing through the heat medium pipe 40 and the engine cooling water is already performed. One heat exchanger 60 (second heat exchanger) is disposed outside the fuel tank 10. In another heat exchanger 60, high-temperature engine cooling water before returning from the engine body to the radiator passes around the heat medium pipe 40. As described above, the engine cooling water may be passed through the heat exchanger 60 by using an engine cooling water pump that is generally arranged in the internal combustion engine. A cooling water passage and an electric pump may be provided.

こうして、燃料タンク10内の熱交換器20(第一熱交換器)は、液化ガス燃料を気化させるために熱媒体を介して機関冷却水の熱を間接的に利用するようになっている。それにより、燃料タンク10内の熱交換器10において、熱媒体通路が損傷しても、機関本体を循環する機関冷却水に液化ガス燃料が混入することはない。燃料タンク10内の熱交換器20の熱媒体は、水又は機関冷却水と同様なエチレングリコールとすることができる。   Thus, the heat exchanger 20 (first heat exchanger) in the fuel tank 10 indirectly uses the heat of the engine coolant through the heat medium to vaporize the liquefied gas fuel. Thereby, even if the heat medium passage is damaged in the heat exchanger 10 in the fuel tank 10, the liquefied gas fuel is not mixed into the engine cooling water circulating in the engine body. The heat medium of the heat exchanger 20 in the fuel tank 10 can be ethylene glycol similar to water or engine cooling water.

図2は本発明による内燃機関の燃料供給装置のもう一つの燃料タンク構造を示す概略図である。図1との違いのみを以下に説明し、同じ部材は同じ参照番号を付して説明を省略する。本実施形態においては、熱交換器20の内管20a内へ燃料タンク10内の液化ガス燃料を供給するための燃料配管30’が、調量弁31’及び閉鎖弁32’と共に、燃料タンク10内に配置されている。   FIG. 2 is a schematic view showing another fuel tank structure of a fuel supply device for an internal combustion engine according to the present invention. Only the differences from FIG. 1 will be described below, and the same members are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the present embodiment, the fuel pipe 30 ′ for supplying the liquefied gas fuel in the fuel tank 10 into the inner pipe 20 a of the heat exchanger 20, together with the metering valve 31 ′ and the closing valve 32 ′, Is placed inside.

それにより、調量弁31’自身、閉鎖弁32’自身、及び、燃料配管30’から液化ガス燃料の漏れが発生しても、燃料タンク10の外部へ液化ガス燃料が漏れることはない。しかしながら、調量弁31’及び閉鎖弁32’を制御するための電子制御装置(図示せず)からの制御配線Lがシール部11を介して燃料タンク10の外側へ引き出されなければならず、シール部11から液化ガス燃料(燃料蒸気)が漏れる懸念がある。図1に示す燃料タンク構造では、調量弁31及び閉鎖弁32が燃料タンク10の外側に位置しているために、このような燃料漏れの懸念はない。   Accordingly, even if liquefied gas fuel leaks from the metering valve 31 ′, the closing valve 32 ′, and the fuel pipe 30 ′, the liquefied gas fuel does not leak to the outside of the fuel tank 10. However, a control wiring L from an electronic control device (not shown) for controlling the metering valve 31 ′ and the closing valve 32 ′ must be drawn to the outside of the fuel tank 10 via the seal portion 11. There is a concern that liquefied gas fuel (fuel vapor) may leak from the seal portion 11. In the fuel tank structure shown in FIG. 1, since the metering valve 31 and the closing valve 32 are located outside the fuel tank 10, there is no fear of such fuel leakage.

図1及び2に示すいずれの燃料タンク構造においても、液化ガス燃料のための調量弁31及び31’は、機関運転状態に基づいて要求される必要量のガス燃料を気化させるように、燃料タンク10内の熱交換器20へ供給する液化ガス燃料の流量を制御する。また、熱媒体のための調量弁41は、ガス配管50から排出されるガス燃料の圧力が所望圧力となるように、熱媒体の温度(測定又は推定される)と熱交換器20へ供給される液化ガス燃料の流量とに基づき、熱交換器20へ供給する熱媒体の流量を制御する。ここで、ガス配管50から排出されるガス燃料の圧力は、熱媒体配管40内を循環する熱媒体の圧力より高く設定され、燃料タンク10内の熱交換器20において、熱媒体通路(例えば外管20b)と液化ガス燃料通路(例えば内管20a)との間の隔壁(例えば内管20a)が損傷したときには、液化ガス燃料が熱媒体へ混入するようにしている。それにより、隔壁(例えば内管20a)の損傷時に熱媒体が液化ガス燃料へ混入して最終的には気筒内へ供給され、機関本体が損傷することは防止される。   In both fuel tank structures shown in FIGS. 1 and 2, the metering valves 31 and 31 ′ for the liquefied gas fuel are used to vaporize the required amount of gas fuel based on the engine operating state. The flow rate of the liquefied gas fuel supplied to the heat exchanger 20 in the tank 10 is controlled. The metering valve 41 for the heat medium supplies the heat medium temperature (measured or estimated) and the heat exchanger 20 so that the pressure of the gas fuel discharged from the gas pipe 50 becomes a desired pressure. The flow rate of the heat medium supplied to the heat exchanger 20 is controlled based on the flow rate of the liquefied gas fuel. Here, the pressure of the gas fuel discharged from the gas pipe 50 is set higher than the pressure of the heat medium circulating in the heat medium pipe 40, and in the heat exchanger 20 in the fuel tank 10, the heat medium passage (for example, outside) When the partition wall (for example, the inner tube 20a) between the tube 20b) and the liquefied gas fuel passage (for example, the inner tube 20a) is damaged, the liquefied gas fuel is mixed into the heat medium. Thereby, when the partition wall (for example, the inner pipe 20a) is damaged, the heat medium is mixed into the liquefied gas fuel and finally supplied into the cylinder, and the engine body is prevented from being damaged.

また、ガス配管50から排出されるガス燃料の圧力を、熱媒体配管40内を循環する熱媒体の圧力より高く設定していれば、熱媒体配管40内の熱媒体の圧力を測定して、この測定圧力が設定値より高くなっているときに、燃料タンク10内の熱交換器20において、熱媒体通路と液化ガス燃料通路との間の隔壁の損傷によって、熱媒体より高圧の液化ガス燃料が熱媒体に混入していると判断することができる。   Further, if the pressure of the gas fuel discharged from the gas pipe 50 is set higher than the pressure of the heat medium circulating in the heat medium pipe 40, the pressure of the heat medium in the heat medium pipe 40 is measured, When the measured pressure is higher than the set value, in the heat exchanger 20 in the fuel tank 10, the liquefied gas fuel having a pressure higher than that of the heat medium due to damage to the partition wall between the heat medium passage and the liquefied gas fuel passage. It can be determined that is mixed in the heat medium.

10 燃料タンク
20 熱交換器
20a 内管
20b 外管
30 燃料配管
31 調量弁
40 熱媒体配管
50 ガス配管
60 熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel tank 20 Heat exchanger 20a Inner pipe 20b Outer pipe 30 Fuel piping 31 Metering valve 40 Heat medium piping 50 Gas piping 60 Heat exchanger

Claims (3)

液化ガス燃料の燃料タンクの内側に、液化ガス燃料を気化させるために機関冷却水の熱を利用する第一熱交換器が配置された内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料タンクの外側には第二熱交換器が配置され、前記第一熱交換器の熱媒体通路を通過する熱媒体は、前記第二熱交換器によって機関冷却水の熱を利用して加熱され、前記第一熱交換器は、液化ガス燃料を気化させるために前記熱媒体を介して機関冷却水の熱を間接的に利用することを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。   A fuel supply device for an internal combustion engine in which a first heat exchanger that uses the heat of engine cooling water to vaporize the liquefied gas fuel is disposed inside the fuel tank of the liquefied gas fuel. A second heat exchanger is disposed, and the heat medium passing through the heat medium passage of the first heat exchanger is heated by the second heat exchanger using heat of engine cooling water, and the first heat exchange The apparatus indirectly uses the heat of the engine cooling water through the heat medium to vaporize the liquefied gas fuel. 前記燃料タンク内の液化ガス燃料を前記第一熱交換器へ調量して供給するための調量弁は前記燃料タンクの内側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a metering valve for metering and supplying the liquefied gas fuel in the fuel tank to the first heat exchanger is disposed inside the fuel tank. Engine fuel supply. 前記燃料タンク内の液化ガス燃料を前記第一熱交換器へ調量して供給するための調量弁は前記燃料タンクの外側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料供給装置。   2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a metering valve for metering and supplying the liquefied gas fuel in the fuel tank to the first heat exchanger is arranged outside the fuel tank. Engine fuel supply.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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