JP2004036549A

JP2004036549A - 海上機関用の燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2004036549A
Application number: JP2002196624A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Nomura; 野村　健一
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05
Also published as: CA2432656A1; US6918380B2; US20040003797A1

Abstract

【目的】高圧用の電動ポンプ内に海水を含む燃料が吸入されても、電動ポンプのモータ部に金属石鹸が生成されることのない海上機関に好適な燃料噴射装置を提供する。
【構成】高圧用の燃料ポンプＨＰは、ポンプハウジング１内にポンプ部Ｐとモータ部とを備え、ポンプ部ＰはベーパーセパレータＶ内の燃料を吸入し、ポンプ部Ｐにて昇圧された高圧燃料は、モータ部の周囲を通過して吐出される。
高圧用の電動ポンプＨＰのモータ部はブラシレスモータ部として形成され、ブラシレスモータ部を構成する駆動コイル６Ｂの外周に樹脂材料がモールドされ、駆動コイル６Ｂと燃料との接触を遮断する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は海上を走行する船外機等の海上機関に用いられる燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の海上機関用の燃料噴射装置について図３によって説明する。
Ｔは内部に燃料が貯溜される燃料タンクであり、Ｖは内部に一定なる燃料液面Ｘ−Ｘを形成するベーパーセパレータであり、Ｄは機関の吸気管Ｋ内に向けて燃料を噴射供給する燃料噴射弁Ｊを備える燃料分配管である。
そして、前記ベーパーセパレータＶは以下により構成される。
２０は有底カップ状の筐体であり、筐体２０の上部開口はカバー２１によって閉塞される。
ＦはベーパーセパレータＶ内に一定の燃料液面Ｘ−Ｘを形成保持する定液面制御機構であり、カバー２１に形成される流入路２２に接続されてベーパーセパレータＶ内に開口するバルブシート２３と、バルブシート２３を開閉するフロートバルブ２４と、軸２５に回転自在に支持され、ベーパーセパレータＶ内に形成される液面高さに応じて揺動し、フロートバルブ２４を介してバルブシート２３を開閉制御するフロート２６と、によって構成される。
又、ベーパーセパレータＶ内には高圧用の電動ポンプＨＰが配置されるもので、この電動ポンプＨＰは、直流モーター部ＤＭとポンプ部Ｐとによって構成される。ポンプ部Ｐは筒状のポンプハウジング２７の下方に配置される第１ケーシング２８と第２ケーシング２９との間に形成されるポンプ室凹部３０内に、その周縁部に複数の羽根溝を備えるインペラ３１が回転自在に配置される。
そして、前記ポンプ室凹部３０にはポンプ流入路３２とポンプ流出路３３とが開口配置されるもので、ポンプ流入路３２の上流側は下方に向かって開口し、ベーパーセパレータＶ内へ開口する。一方ポンプ流出路３３の下流側は第１ケーシング２８の上方のポンプハウジング２７内へ開口する。（以後の説明において上流、下流とは燃料の流れ方向においていう）
直流モータ部ＤＭは、その両端が回転自在に軸支されたモータ軸３４に装着されたアーマチュア３５と、モータ軸３４に装着されるとともにアーマチュア３５に接続されたコンミテータ３６と、コンミテータ３６に摺動接触するブラシ３７と、ポンプハウジング２７の内方にあってアーマチュア３５に臨んで配置される半円筒状の永久磁石３８と、により構成され、これら直流モータ部ＤＭは、ポンプハウジング２７の内方に配置される。
又、ポンプハウジング２７の上方開口は、ポンプカバー３９によって閉塞され、このポンプカバー３９にはポンプ吐出路４０が形成され、このポンプ吐出路４０の上流は、直流モータ部ＤＭが収納されるポンプハウジング２７内に連絡され、下流は外方に向かって開口する。
かかる直流モータ部ＤＭ、ポンプ部Ｐを備える高圧用の電動ポンプＨＰは例えば特公昭６３−６３７５６号公報に示される。
そして、前記電動ポンプＨＰはベーパーセパレータＶ内に配置されるもので、ポンプ吐出路４０はカバー２１に設けた吐出路４１に接続され、ポンプ流入路３２は吸入側フィルター４２を介してベーパーセパレータＶ内の一定液面Ｘ−Ｘ下に開口配置される。
【０００３】
そして海上用機関の燃料噴射装置は以下によって形成される。
燃料タンクＴとベーパーセパレータＶとは低圧用の燃料ポンプＬＰを介して連絡されるもので低圧用の燃料ポンプＬＰと燃料タンクＴとが低圧燃料吸入路４０にて連絡され、低圧用の燃料ポンプＬＰとベーパーセパレータＶの流入路２２とが低圧燃料吐出路４４によって連絡される。
又、燃料分配管Ｄと高圧用の電動ポンプＨＰとは高圧燃料フィルターＨＦを介して連絡されるもので、高圧燃料フィルターＨＦとカバー２１の吐出路４１とが第１高圧燃料吐出路４５によって連絡され、高圧燃料ポンプＨＦと燃料分配管Ｄとが第２高圧燃料吐出路４６によって連絡される。
更に燃料分配管ＤにはプレッシャーレギュレータＲが装着されるものでプレッシャーレギュレターＲのリターン燃料管４７はベーパーセパレータＶ内へと連絡される。
【０００４】
以上よりなる海上機関用の燃料噴射装置によると、燃料タンクＴ内の燃料は低圧燃料吸入路４３を介して低圧用の燃料ポンプＬＰ内に吸入され、該燃料ポンプＬＰによって低圧（例えば０．３ｋｇ／ｃｍ^２）に昇圧された燃料は低圧燃料吐出路４４、流入路２２、バルブシート２３を介してベーパーセパレータＶ内へ供給される。
ベーパーセパレータＶにあっては、前記低圧燃料が供給されることによってベーパーセパレータＶ内に燃料が貯溜されるもので、ベーパーセパレータＶ内には定液面制御機構Ｆによって一定なる燃料液面Ｘ−Ｘが形成保持される。
一方、高圧用の電動ポンプＨＰの直流モータ部ＤＨが回転駆動することによると、インペラ３１もまたモータ軸３４によってポンプ室凹部３０内において回転するもので、これによるとベーパーセパレータＶ内の燃料は、吸入側フィルター４２、ポンプ流入路３２を介してポンプ室凹部３０内へ吸入され、ポンプ室凹部３０内において高圧（例えば３ｋｇ／ｃｍ^２）に昇圧された高圧燃料は、ポンプ流出路３３、直流モータ部ＤＭとそれを囲繞するポンプケーシング２７の内方との間に形成されるモータ空間部Ａ、を介してポンプ吐出路４０に達する。
そして、ポンプ吐出路４０の高圧燃料はカバー吐出路４１、第１高圧燃料吐出路４５を介して高圧燃料フィルターＨＰに供給され、高圧燃料フィルターＨＰによって異物が除去された高圧燃料は、第２高圧燃料吐出路４６を介して燃料分配管Ｄ内へと供給され、この燃料が燃料噴射弁Ｊを介して吸気管Ｋ内へ電動供給される。
一方、燃料分配管Ｄ内の燃料圧力が所定圧力を超えて上昇すると、プレッシャーレギュレターＲはリターン燃料管４７を開放するもので、これによると余剰燃料はリターン燃料管４７を介して再びベーパーセパレータＶ内へ還流される。
而して燃料分配管Ｄ内には所定の燃料圧力を有する燃料を維持できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の高圧用の電動ポンプＨＰの直流モータ部ＤＭはポンプハウジング２７内に配置され、この直流モータ部ＤＭにはポンプ部Ｐからポンプ吐出路４０に向かって流れるポンプハウジング２７内の高圧燃料が接触する。
すなわち、高圧燃料は直流モータ部ＤＭに接触しつつポンプ吐出路４０に向かって流下する。
これは直流モータ部ＤＭの冷却、コンミテータ３６とブラシ３７との潤滑、モータ軸３４と軸受部分の潤滑、を図る為である。
ここで、かかる燃料噴射装置を海上機関用として用いた場合、燃料タンクＴ及びベーパーセパレータＶ内に海水を含んだ蒸気、海水の飛まつが侵入する恐れがあるもので、例えば燃料配管の接続作業時における侵入、あるいは燃料タンクＴ、ベーパーセパレータＶのエアベント孔の開口部からの侵入、等が考えられる。
そして、前記において海水が混入した燃料（ガソリンあるいはガソリンとエンジンオイルの混合燃料）が高圧用の電動ポンプＨＰのポンプ部Ｐによって昇圧され、この海水含有燃料がかくはんされて微細な海水の直流モータ部ＤＭを構成するアーマチュア３５、コンミテータ３６、ブラシ３７と接触すると、海水中に含まれるカルシウム、マグネシウム等の金属イオンが結合し、金属石鹸を生成することがある。
そして、かかる金属石鹸はその周囲を流れる高圧燃料によって直流モータ部ＤＭより剥離され、この金属石鹸は第１高圧燃料吐出路４５を介して高圧燃料フィルターＨＦによって補そくされる。
ここで高圧燃料フィルターＨＦは一定時間の使用後において運転者によって清掃することが義務づけられるものであるが、仮にこの清掃が行なわれなかった場合、高圧燃料フィルターＨＦによる流路抵抗が増加し、燃料分配管Ｄへの供給燃料が減少するという不具合を生ずる。
又、前期清掃が相当の長期に渡って実施されない場合、金属石鹸による高圧燃料フィルターＨＦの目詰まりは進行し、高圧燃料フィルターＨＦは高圧燃料によって大きく変形する恐れがある。
更に、高圧用の電動ポンプＨＰが長期間に渡って不使用状態にあるとき、コンミテータ３６とブラシ３７の先端部と、の接触部以外のコンミテータ３６の外周表面に海水による酸化被膜が生成され易いもので、これによるとコンミテータ３６とブラシ３７との通電に好ましいものでない。
更に又、近年ガソリン燃料にエタノールを混合することが行なわれるが、これによるとアルコールの介在によって海水とガソリンとの混合が促進され、前記不具合は助長される。
更に又、直流モータ部とポンプ部とをカップリング部によって隔離し、ポンプ部によって昇圧された燃料を直流モータ部へ進入させない、いわゆるドライモータ式が考慮されるが、これによると燃料ポンプの体格が大型化するとともに部品点数が大きく増加し、実用上好ましいものではない。
【０００６】
本発明になる燃料噴射装置は、前記課題に鑑み成されたもので、燃料タンク、ベーパーセパレータ内の燃料中に海水が侵入したとしても、高圧用の電動ポンプのモータ部において金属石鹸が生成されることがなく、高圧燃料フィルターのフィルター詰まりを長期間に渡って防止できる海上機関に好適な燃料噴射装置を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
【課題を達成する為の手段】
本発明になる海上機関用の燃料噴射装置は、前記目的を達成する為に、燃料タンク内の燃料が低圧用の燃料ポンプによって昇圧され、該燃料が内部に一定なる燃料液面を形成するベーパーセパレータ内へ供給され、
一方、ベーパーセパレータ内の燃料が高圧用の電動ポンプのポンプ部によって昇圧され、該燃料が電動ポンプ内に配置されるモータ部を通過して、機関に臨んで配置された燃料噴射弁に向けて供給される燃料噴射装置において、
前記高圧用の電動ポンプは、ポンプ部とモータ部とをポンプハウジング内に備えるとともに該モータ部はブラシレスモータ部として形成され、更にポンプハウジング内に固定配置されるブラシレスモータ部の駆動コイルの外周を樹脂材料にてモールドしたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
高圧用の電動ポンプを構成するモータ部はブラシレスモータ部として構成され、且つブラシレスモータ部を構成する駆動コイルの外周が樹脂材料によってモールドされる。以上によると、ポンプハウジング内を海水含有燃料が流下したとしても、駆動コイル等の電気構成部分に海水が接触することがなく、電気構成部分における金属石鹸の生成が行なわれない。
又、前記電気構成部分は固定された駆動コイルによって形成されるので樹脂材料のモールドを極めて容易に行なうことができる。
【０００９】
【実施例】
図２によって本発明になる海上機関用の燃料噴射装置に用いられる高圧用の電動ポンプＨＰについて説明する。
１は下方の底部１Ｃがポンプ室凹部１Ａを介して下方に向かって開口するとともに上方が開口するポンプハウジングであり、ポンプ室凹部１Ａの下方開口は下方ケーシング２によって閉塞され、環状凹部をなすポンプ室３が形成される。
そしてポンプ室３内には周縁部に複数の羽根溝を備えるインペラ４が回転自在に配置されてポンプ部Ｐが形成される。
尚、２Ａは下方ケーシング２に形成されるポンプ流入路であり、その上流は下方に向かって開口し、下流はポンプ室３内に向かって開口し、又、ポンプハウジング１の底部１Ｃに形成されるポンプ流出路１Ｂの上流はポンプ室３内に開口し、下流はポンプハウジング１内に開口する。
又、前記ポンプハウジング１の上方開口は、ポンプカバー５によって閉塞されるものでポンプカバー５のポンプハウジング１内に臨む下面５Ａには界磁鉄心６が固着される。
界磁鉄心６は磁性材料によって形成され、円筒状をなす筒状部６Ａが下面５Ａよりポンプハウジング１内において下方に向かって立設され、更に筒状部６Ａには駆動コイル６Ｂが巻き回される。
７は筒状部６Ａの内方に回転自在に配置されるモータ軸であり、モータ軸７の上方は第１ベアリング８Ａによって筒状部６Ａの基部に回転自在に支持され、モータ軸７の下方は筒状部６Ａを通過してポンプハウジング１の底部１Ｃに第２ベアリング８Ｂを介して回転自在に支持される。
又、前記モータ軸７の下端はポンプ室３内に進入するもので、モータ軸７の下端のＤカット部がインペラ４のＤカット孔に挿入され、これによってモータ軸７の回転がインペラ４に伝達され、モータ軸７とインペラ４とが同期的に回転する。９はモータ軸７と一体形成された有底カップ状をなすカップ体であり、カップ体９は駆動コイル６Ｂに沿って配置されるとともにカップ体９の内方には、駆動コイル６Ｂに間隙をもって臨む環状のマグネットロータ１０が一体的に配置される。すなわち、モータ軸７が回転すると、カップ体９はモータ軸７と同期的に回転し、これによってマグネットロータ１０が駆動コイル６Ｂの外周に臨んで回転することになる。
尚、９Ａはカップ体９の下方に穿設した通孔であり、又駆動コイル６Ｂからのびる配線Ｃはポンプカバー５に貫通して配置されるリード線１１に接続され、リード線１１より駆動コイル６Ｂに電気信号が入力される。
更にポンプカバー５に設けたポンプ吐出路１２はポンプハウジング１内に向かって連絡され、このポンプ吐出路１２にはポンプハウジング１内からポンプ吐出路１２内に向かう燃料流れを許容し、ポンプ吐出路１２からポンプハウジング１内に向かう燃料流れを阻止する逆止弁１３が配置される。
以上によると、モータ部は、界磁鉄心６、駆動コイル６Ｂ、マグネットロータ１０によってブラシレスモータ部として形成されるもので、かかるブラシレスモータ部はホール素子駆動回路、ホール電圧の増幅回路、３相ロジック、駆動回路、からなる制御回路によって回転駆動される。
尚、上記ブラシレスモータ部は公知のものであって、本発明によれば前記ブラシレスモータ部の固定部分である、駆動コイル６Ｂ及び配線６Ｃの外周に樹脂材料Ｇをモールドして構成した。
そして、かかるポンプハウジング１内にポンプ部Ｐとブラシレスモータ部を備える高圧用の電動ポンプＨＰは、従来と同様にベーパーセパレータＶ内に配置されるもので、これは図１に示される。
尚、従来と同一構造部分については同一符号を使用し説明を省略する。
【００１０】
次にその作用について説明する。
海上用機関の運転に当り、リード線１１、配線６Ｃを介して駆動コイル６Ｂに電気信号が入力され、マグネットロータ１０を含むカップ体９が回転すると、この回転はモータ軸７に伝達され、モータ軸７はカップ体９と同期的に回転する。
一方、前記モータ軸７の回転によると、この回転はインペラ４に伝達されてインペラ４も同期的に回転するもので、このインペラ４の回転によると、ベーパーセパレータＶ内の燃料はポンプ流入路２Ａからポンプ室３内に吸入され、ポンプ室３内において昇圧された燃料はポンプ流出路１Ｂを介してポンプハウジング１内へ吐出される。
そして、ポンプハウジング１内の昇圧された燃料は、駆動コイル６Ｂを冷却するとともにモータ軸７の軸受部を潤滑し、ポンプハウジング１内よりポンプ吐出路１２に向けて昇圧された燃料が吐出される。
そして、この燃料は第１高圧燃料吐出路４５、高圧燃料フィルターＨＦ、第２高圧燃料吐出路４６を介して燃料分配管Ｄへと供給され、この燃料が燃料噴射弁Ｊを介して吸気管Ｋ内へと噴射供給される。
【００１１】
ここで、本発明になる海上機関用の燃料噴射装置の特徴的なことは、高圧用の電動ポンプのモータ部としてブラシレスモータ部を用い、更にブラシレスモータ部の駆動コイル６Ｂのポンプハウジング１内に臨んで露出する部位を樹脂材料によってモールドしたことである。
以上によると、ポンプハウジング１内を海水を含んだ燃料が通過した際にあっても、駆動コイル６Ｂと燃料との接触を完全に遮断することができるので、モータ部における金属石鹸の生成を完全に抑止できたものである。
従って、高圧燃料フィルターＨＦにおける金属石鹸による目詰まりを防止でき、高圧燃料フィルターＨＦのフィルター機能を長期間に渡って保証できるとともに高圧燃料フィルターＨＦのメンテナンス時期を大きくのばすことができたものである。
又、機関の停止時にあっても駆動コイル６Ｂを燃料と非接触状態に保持することができるので、長期間に渡る不使用時にあっても、金属石鹸の生成が抑止され、モータ機能が損なわれることがない。
又、ブラシレスモータ部を用いたことによると、モータ部の電気部分を固定状態に保持できるので、樹脂材料のモールドを極めて簡単に行なうことができるとともに回転による樹脂材料が摩耗することもない。
尚、駆動コイル６Ｂとリード線１１とを連絡する配線６Ｃを樹脂材料によってモールドすれば前記効果を一層向上できる。
又、前記実施例に代えてモータ部をステッピングモータとしてもよく、更に高圧用の電動ポンプＨＰをベーパーセパレータＶの外方に配置してもよい。
【００１２】
【発明の効果】
以上のごとく、本発明になる海上機関用の燃料噴射装置によると、ベーパーセパレータ内の燃料を吸入して吐出する高圧用の電動ポンプのモータ部としてブラシレスモータ部を用い、ブラシレスモータ部を構成する駆動コイルの外周を樹脂材料によってモールドしたので、ポンプハウジング内を流れる海水を含む燃料と駆動コイルとの接触を完全に遮断することができ、これによって電気部分である駆動コイルにおける金属石鹸の生成を抑止できる。
従って高圧燃料ポンプから吐出される燃料中に金属石鹸が混入することがなく、もって高圧燃料フィルターのフィルター機能を長期に渡って保証できるとともにそのメンテナンス時期をのばすことができる。
又、ブラシレスモータ部を用いたことによって、駆動コイルは固定状態に配置されるもので駆動コイルに対する樹脂材料のモールドを容易にできるとともにモータの回転時において樹脂材料が摩耗することもない。
又、従来のブラシレスモータ部に対し、その駆動コイルの外周に樹脂材料をモールドするだけであるので、電動ポンプの体格が大きくなることもなく、その実施が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる海上機関用の燃料噴射装置の一実施例を示す全体構成図。
【図２】図１に用いられる高圧用の電動ポンプの一実施例を示す縦断面図。
【図３】従来の海上機関用の燃料噴射装置の全体構成図。
【符号の説明】
１　　　ポンプハウジング
６　　　界磁鉄心
６Ｂ　　駆動コイル
Ｇ　　　樹脂材料
７　　　燃料タンク
Ｖ　　　ベーパーセパレータ
ＨＦ　　高圧燃料フィルター

Claims

燃料タンク内の燃料が低圧用の燃料ポンプによって昇圧され、該燃料が内部に一定なる燃料液面を形成するベーパーセパレータ内へ供給され、一方、ベーパーセパレータ内の燃料が高圧用の電動ポンプのポンプ部によって昇圧され、該燃料が電動ポンプ内に配置されるモータ部を通過して、機関に臨んで配置された燃料噴射弁に向けて供給される燃料噴射装置において、
前記高圧用の電動ポンプＨＰは、ポンプ部Ｐとモータ部とをポンプハウジング１内に備えるとともに該モータ部はブラシレスモータ部として形成され、更にポンプハウジング１内に固定配置されるブラシレスモータ部の駆動コイル６Ｂの外周を樹脂材料Ｇにてモールドしたことを特徴とする船外機用の燃料噴射装置。