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公開番号2025073157
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023183676
出願日2023-10-26
発明の名称燃料供給装置
出願人株式会社豊田中央研究所,株式会社豊田自動織機
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類F02M 21/02 20060101AFI20250502BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】液化ガスである燃料をエンジンに供給される過程で効率良く冷却し、供給過程における燃料の圧力低下を生じさせることなく液体状態で供給する。
【解決手段】燃料タンク12に蓄えられた燃料は、第1燃料供給系40で送られる燃料F1と第2燃料供給系42で送られる燃料F2に分けられてエンジン10の吸気流路22に供給される。燃料F2は、冷却器52のチャンバ54内に噴霧器60によって噴霧され、蒸発する。燃料F1は、チャンバ54内を延びる冷却管58流れ、噴霧された燃料F2の蒸発潜熱によって冷却される。冷却する燃料F2と冷却される燃料F1の流路を分けたことにより、燃料F1が燃料タンク12から液体状態のまま第1噴射弁44に供給され、燃料タンク12内の圧力によって第1噴射弁44から噴射される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
液化ガスである燃料をエンジンに供給する燃料供給装置であって、
燃料タンクに液化した状態で蓄えられた燃料を前記エンジンの吸気に向けて供給する第１燃料供給系であって、液体状態の燃料を前記エンジンの吸気に噴射する第１噴射弁と、前記第１噴射弁に燃料を送る第１送給流路とを有する第１燃料供給系と、
前記燃料タンクに液化した状態で蓄えられた燃料を前記エンジンの吸気に向けて供給する第２燃料供給系であって、気体または気液混合状態の燃料を前記エンジンの吸気に噴射する第２噴射弁と、前記第２噴射弁に燃料を送る第２送給流路とを有する第２燃料供給系と、
前記第１送給流路を流れる燃料を冷却する冷却器であって、前記第２送給流路の一部を形成し、蒸発空間を画定するチャンバと、前記第１送給流路の一部を形成し、前記蒸発空間内を延びる冷却管と、前記第２送給流路を流れる燃料を霧状にして前記蒸発空間に供給する噴霧器とを有し、霧状の燃料の蒸発潜熱で前記冷却管が冷却される、冷却器と、
を含む燃料供給装置。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料供給装置であって、前記エンジンに供給される燃料の量が、前記第１燃料供給系により供給される燃料により調整される、燃料供給装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料供給装置であって、前記第２燃料供給系は、前記冷却器の下流に設けられ、前記冷却器で蒸発しなかった燃料を蒸発させる蒸発器を有する、燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料供給装置であって、前記第２燃料供給系は、前記蒸発器の下流に設けられ、燃料の少なくとも一部を水素に変換する改質器を有する、燃料供給装置。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料供給装置であって、前記燃料である液化ガスより着火性の良い燃料を補助燃料として前記エンジンの吸気に向けて供給する補助燃料供給系を含む燃料供給装置。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料供給装置であって、前記第１送給流路によって供給される燃料の温度を、前記噴霧器により供給される燃料の量により制御する燃料供給装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の燃料供給装置であって、前記燃料である液化ガスがアンモニアである燃料供給装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに燃料、特に液化ガスである燃料を供給する燃料供給装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
液体燃料を用いるエンジンにおいては、燃料の一部が蒸発して気液混合状態となると、エンジンの気筒内への供給量が不安定となる場合がある。特に、燃料として液化ガスを用いる場合、燃料が気液混合状態となりやすい。
【０００３】
下記特許文献１では、気筒内に噴射する燃料の圧力を高める高圧ポンプ（４）に燃料を送るフィードライン（１３）の途中に中間タンク（１９）を設け、中間タンク（１９）内で燃料の一部を蒸発させ、その蒸発潜熱を利用して燃料を冷却している。燃料を冷却することによって、高圧ポンプ（４）には液体状態の燃料のみが供給される。
【０００４】
下記特許文献２では、熱媒体流体（６）が蓄えられた密閉容器（２－２）と、密閉容器（２－２）を貫通する燃料配管（１Ｂ）とを含む熱交換器（２）により燃料を冷却している。燃料配管（１Ｂ）の外面にはウィック材（４）が貼り付けられており、毛細管現象によりウィック材（４）が吸い上げた熱媒体流体（６）が蒸発し、蒸発潜熱により燃料配管（１Ｂ）を流れる燃料が冷却される。
【０００５】
なお、上記の括弧内の符号は、特許文献１，２で用いられている符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００５－１３３５９７号公報
特開２００３－３５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１においては、燃料を送るフィードラインの途中に、燃料の一部を蒸発させる中間タンクを配置しているため、フィードラインで送られる燃料の圧力が低下する。上記特許文献２においては、密閉容器内の熱媒体流体と燃料配管を流れる燃料の温度が近いと、熱媒体流体が十分蒸発せず、燃料を十分に冷やすことができない。
【０００８】
本発明は、液化ガスである燃料を、エンジンに供給される過程で効率良く冷却すること、供給過程における燃料の圧力低下を生じさせることなく液体状態で供給することの少なくとも１つを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る燃料供給装置は、液化ガスである燃料をエンジンに供給する燃料供給装置であって、燃料タンクに液化した状態で蓄えられた燃料をエンジンの吸気に向けてそれぞれ供給する第１燃料供給系および第２燃料供給系と、第２燃料供給系により送給される燃料の蒸発潜熱を利用して第１燃料供給系により送給される燃料を冷却する冷却器とを含む。第１燃料供給系は、液体状態の燃料をエンジンの吸気に噴射する第１噴射弁と、第１噴射弁に燃料を送る第１送給流路とを有する。第２燃料供給系は、気体または気液混合状態の燃料をエンジンの吸気に噴射する第２噴射弁と、第２噴射弁に燃料を送る第２送給流路とを有する。冷却器は、第２送給流路の一部を形成し、蒸発空間を画定するチャンバと、第１送給流路の一部を形成し、蒸発空間内を延びる冷却管と、第２送給流路を流れる燃料を霧状にして蒸発空間に供給する噴霧器とを有する。
【００１０】
チャンバ内の蒸発空間に供給された燃料が蒸発し、その蒸発潜熱によって蒸発空間の温度が低下する。そして、蒸発空間内を延びる冷却管が冷やされ、さらに冷却管を流れる燃料が冷却される。第１燃料供給系により供給される燃料の温度が下がることにより、第１噴射弁は液体状態の燃料を噴射する。
（【００１１】以降は省略されています）

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