JP2004164153A

JP2004164153A - 圧力調整装置

Info

Publication number: JP2004164153A
Application number: JP2002327783A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Ono; 博正大野; Satoshi Tsusaka; 智津坂; Shinya Yamaguchi; 真也山口; Masayoshi Tanuma; 正義田沼; Takesuke Takigawa; 武相瀧川; Takashi Nunokawa; 剛史布川; Hayato Majima; 隼人間嶋
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】ＬＰＧのように気化しやすい液体燃料を高温下でも安定して液体の状態で噴射弁より噴射させエンジン運転を良好にする。
【解決手段】燃料ポンプ２から噴射弁４に至る供給管路３から分岐して燃料タンク１に至る戻し管路５に設けた圧力調整器１１の背圧室１６を燃料タンク１側と背圧通路２５で接続して液体燃料を導入し、逆止弁２６で封入した状態で周囲温度に応じた蒸気圧を基準として圧力制御室１５を流れる液体燃料の圧力を調整する。噴射弁４近傍の温度に応じた圧力とすることにより気化することなく噴射され、また一定以上の圧力は高圧逃し弁２７より放出して安全を図る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体燃料を吸気管に噴射してエンジンに供給する燃料噴射システムに使用される圧力調整装置であって、ＬＰＧのように気化しやすい液体燃料を液体の状態で噴射させ自動車エンジンに供給することに殊に好適な圧力調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体燃料であるガソリンを吸気管に噴射弁を用いて計量噴射しエンジンに供給するシステムは周知であり、この燃料噴射システムは燃料タンクに貯留されている液体燃料をポンプで加圧し圧力調整器で所定圧力に調整して噴射弁に送り、余剰燃料は燃料タンクに戻すように構成されている。
【０００３】
圧力調整器は例えば特開昭５６−１３２４５４号公報、特開昭５８−３２９６４号公報に記載されているように、ダイヤフラムにより圧力制御室と背圧室とを区画形成し、圧力制御室側にはダイヤフラムに連動する弁体とケーシングに固定した弁座とを配備するとともに、背圧室側には調圧ばねを配備し、背圧室にエンジン吸気負圧を導入して圧力制御室に導入したポンプ吐出燃料の圧力をエンジン吸気負圧との差が一定となるように調整するものであって、常にエンジン吸気負圧との一定の差圧を保つように調整された燃料が噴射弁に送られる。
【０００４】
一方、ガソリンに代えてＬＰＧを液体のまま噴射弁から吸気管に噴射してエンジンに供給する場合においても、例えば実開昭６１−１３８８６０号公報、実開昭６２−８７１６２号公報、特開昭６３−１８１７２号公報に記載されているように、基本的に前記ガソリンのシステムと同じものを使用している。
【０００５】
ここで、ＬＰＧのように気化しやすい液体燃料の噴射システムにおいては、エンジン吸気負圧を背圧室に導入する前記の圧力調整器では燃料温度の変化、殊に温度上昇により燃料が容易に気化するため、常にエンジン要求流量の燃料を供給することができない場合がある。そこで、圧力調整器の背圧室に燃料タンク圧力を導入し、常に燃料の蒸気圧と一定の差圧を保つように調整することが行なわれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＬＰＧのように気化しやすい液体燃料を液体の状態で噴射させエンジンに供給するものとした前述の燃料噴射システムを自動車に搭載した場合、燃料タンクはトランクルーム内や車室外に設置され圧力調整器や噴射弁はエンジンルーム内に設置されるので、トランクルームや車外の温度に対応した燃料タンク圧力が導入される圧力調整器で調圧された燃料がエンジンルーム内の熱により調整された圧力に対応した温度（蒸気圧）以上に加熱されると、噴射前に気化してエンジンに供給される混合気が過薄となりエンジンの運転不調や停止を招く原因となる。
【０００７】
その対策として、ＬＰＧを液体の状態で噴射するシステムの圧力調整器を燃料タンク圧力および雰囲気圧力に応じて電子制御することが国際公開００−００７３２号公報に記載されているが、通常の圧力調整器に比べて著しく高価格になるとともに制御が複雑且つ困難である、という問題がある。別の対策として、エンジン運転の多様な状況で想定される最高温度でも気化することのない圧力に調整するように圧力調整器を設定することが考えられているが、通常時や低温時に燃料を必要以上に加圧することとなって、噴射弁の対応を著しく困難なものとするばかりか、燃料ポンプの駆動のための燃料消費量を大幅に増大するので実用面で不適当である。
【０００８】
本発明は気化しやすい液体燃料を液体の状態で噴射弁より吸気管に噴射してエンジンに供給するシステムに使用する簡単な構成で高温に対応できる圧力調整手段がなかった、という前述の課題を解決するためになされたものであって、トランクルーム内に比べてエンジンルーム内が大幅に高温であっても安定して液体の状態で噴射させることができる構造簡単な圧力調整装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は燃料ポンプで加圧された液体燃料が送入・送出される圧力制御室と燃料タンク側の液体燃料が導入される背圧室とを有し、圧力制御室の圧力を背圧室の圧力に応じて制御することにより燃料ポンプで加圧された液体燃料を所定圧力に調整する圧力調整器と；背圧室と燃料タンクとを接続する背圧通路に並列設置された逆止弁および高圧逃し弁と；を具え、逆止弁は背圧室を燃料タンクよりも高い圧力に維持させ、高圧逃し弁は背圧室の一定以上の圧力を燃料タンク側へ放出させるものとした；ことをもって前記課題を解決するための第一手段とした。
【００１０】
また、本発明は燃料ポンプで加圧された液体燃料が送入・送出される圧力制御室と燃料タンク側の液体燃料が導入される背圧室とを有し、圧力制御室の圧力を背圧室の圧力に応じて制御することにより燃料ポンプで加圧された液体燃料を所定圧力に調整する圧力調整器と；背圧室と燃料タンクとを接続する背圧通路に設置された電磁駆動の開閉弁と；を具え、開閉弁はコイルへの通電により閉弁状態を維持するが、背圧室側の圧力荷重がコイル吸引力よりも大きくなったとき開弁して背圧室の一定以上の圧力を燃料タンク側に放出させるものとした；ことをもって前記課題を解決するための第二手段とした。
【００１１】
圧力調整器や噴射弁はエンジン熱の影響を受ける場所に設置される場合が多く、背圧室に封入されている液体燃料の蒸気圧は周囲温度に応じて変化する。圧力調整器の設定圧は背圧室の圧力に依存するので、燃料ポンプで加圧された液体燃料は圧力制御室で圧力調整器の周囲温度における蒸気圧に対応した圧力に調整されることとなり、気化しやすい液体燃料を高温時でも安定した液体の状態で噴射弁から噴射させることができる。
【００１２】
また、背圧室の一定以上の圧力を燃料タンク側へ放出させるので、圧力調整器を破損させる心配を伴なわず安全に使用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、異なる実施の形態を示す図１および図２において、燃料タンク１の液体燃料Ｆは燃料ポンプ２で加圧されて供給管路３よりエンジン吸気マニホルドの各枝管に設置した噴射弁４に送られ、その一方で余剰の液体燃料Ｆは供給管路３から分岐した戻し管路５を通って燃料タンク１に戻されるようになっており、戻し管路５に圧力調整器１１が設置されている。
【００１４】
本実施の形態では前記周知の燃料噴射システムを自動車に搭載したものとしており、燃料タンク１はトランクルーム内などに設置され、噴射弁４と圧力調整器１１はエンジンルーム内に設置される。また、液体燃料ＦとしてＬＰＧのように気化しやすい燃料を使用するものとしている。
【００１５】
圧力調整器１１はハウジング１２とカバー体１３との合わせ面に外側周縁部を挟み固定したダイヤフラム１４によって区画されたハウジング１２内の圧力制御室１５とカバー体１３内の背圧室１６とを有し、圧力制御室１５は戻し管路５に挿入されてハウジング１２の側壁および底壁に噴射弁４側である入口１７および燃料タンク１側である出口１８を開口させている。
【００１６】
出口１８は圧力制御室１５に上向きに突出してその先端に弁座１９を装着しているとともに、ダイヤフラム１４は圧力制御室１５に下向きに突出させた弁体２０を装着している。
【００１７】
一方、背圧室１６には圧縮コイルばねからなる調圧ばね２１が装入されて弁体２０を弁座１９に着座させる方向に働く力をダイヤフラム１４に加えている。また、背圧室１６は戻し管路５の出口１８から燃料タンク１に至る区間の適所、本実施の形態では出口１８に近い個所と背圧通路２５によって接続されている。尚、背圧通路２５は燃料タンク１に直接接続してもよいが、出口１８から燃料タンク１に至る区間は燃料タンク１とほぼ同一圧であるので、本実施の形態のように燃料タンク１に間接的に接続することは新設する通路長が短縮されるとともに、圧力調整器１１と後述する逆止弁２６、高圧逃し弁２７または開閉弁２８とを一体の組立品とすることが容易となって設置やメンテナンスに便利なものとすることができる、という利点をもたらす。
【００１８】
図１の実施の形態は、背圧通路２５に並列の二つの分岐通路部２５Ａ、２５Ｂを設け、一方の分岐通路部２５Ａに燃料タンク１側から背圧室１６へ向かう流れは通過させるが反対方向の流れは通過させない逆止弁２６を設置するとともに、もう一方の分岐通路部２５Ｂに背圧室１６の圧力が一定以上の高圧となったときこの圧力を燃料タンク１側に放出するように働く高圧逃し弁２７を設置したものである。
【００１９】
図２の実施の形態は、背圧通路２５に電磁駆動の開閉弁２８を設置したものであって、この開閉弁２８はコイル２９に通電することにより弁体２８Ａが吸引されて背圧通路２５を閉止するが、背圧室１６の圧力が一定以上の高圧となって弁体２８Ａに働く圧力荷重がコイル２９の吸引力よりも大くなると開弁して圧力を燃料タンク１側に放出するように動作する。
【００２０】
次に、図１に示した実施の形態に係る圧力調整装置の作用を図３を参照して説明する。図３の曲線Ａは液体燃料Ｆの蒸気圧、曲線Ｂは圧力調整器１１の設定圧を示している。
【００２１】
戻し管路５の圧力が背圧室１６の圧力よりも高いときは液体燃料Ｆが逆止弁２６を開弁させて背圧室１６に流入する。エンジンが運転されるとエンジンルーム内の温度、即ち圧力調整器１１の周囲温度が上昇して背圧室１６の圧力が高くなり、戻し管路５の出口１８から燃料タンク１に至る圧力よりも高くなると逆止弁２６が閉弁する。このため、背圧室１６の圧力は封入された液体燃料Ｆの蒸気圧となり、この圧力はエンジンルーム内などに設置されている圧力調整器１１の周囲温度により変化する。即ち、圧力調整器１１の設定圧は周囲温度に対応して変化する背圧室１６の圧力に依存することとなる。
【００２２】
図３を参照して、例えばトランクルーム内に設置されている燃料タンク１の温度がＴ_１であり、エンジンルーム内に設置されている圧力調整器１１の周囲温度がＴ_２である場合、設定圧は曲線Ｂ上の温度Ｔ_２における圧力Ｐ_２である。尚、蒸気圧曲線Ａと設定曲線Ｂとの圧力差は調圧ばね２１によって与えられる。燃料タンク１の温度Ｔ_１の液体燃料はポンプ２で加圧され供給管路３、戻し管路５から圧力制御室１５に入り、圧力Ｐ_２に調整される。
【００２３】
このように、エンジンルーム内が高温であってもその温度における蒸気圧よりも高い圧力に調整されることにより、噴射前に供給管路３内で液体燃料Ｆが気化することなく噴射弁４より液体の状態で噴射することができ、混合気過薄によるエンジンの不調や停止を招く、という心配を完全に解消することができる。
【００２４】
また、本実施の形態によると、設定圧が周囲温度に応じて自動的且つ自然発生的に変化し、多様な温度条件に対応するので、通常時や低温時に液体燃料Ｆを必要以上に加圧することがなく、このため噴射弁４の対応が容易になるとともに、燃料ポンプ２を駆動するための燃料消費量を増加させない、という利点が得られる。
【００２５】
図２に示した実施の形態に係る圧力調整装置における開閉弁２８は、エンジン停止時はコイル２９への通電を停止することにより背圧通路２５を開放しているが、エンジン運転時はコイル２９に通電し弁体２８Ａを吸引して背圧通路２５を閉止しているものとされる。もっとも、圧力調整器１１の周囲温度を検出して或る温度以上で閉弁状態とすることもできるが、エンジンの運転・停止に連動させることは開閉弁２８の開閉動作制御を著しく単純なものにする、という利点がある。
【００２６】
エンジン運転時に開閉弁２８が閉弁することによって背圧室１６に封入された液体燃料Ｆは周囲温度に応じた蒸気圧を発生し、燃料ポンプ２で加圧されて噴射弁４に送られる液体燃料Ｆの圧力調整を行なうものであって、その作用および効果は図１の実施の形態のものと同じである。
【００２７】
背圧室１６に液体燃料Ｆが封入されている状態で周囲温度が高くなって封入量と温度とにより差異はあるが圧力が大幅に上昇した場合、ダイヤフラム１４を破るばかりか圧力調整器１１や背圧通路２５を破裂させる危険がある。このように背圧室１６の圧力が上昇した場合、図１の実施の形態では高圧逃し弁２７の設定圧力よりも高圧となったとき高圧逃し弁２７が開弁することにより、また図２の実施の形態ではコイル２９の吸引力よりも弁体２８Ａに作用する圧力荷重が大きくなったとき開閉弁２８が開弁することにより、背圧室１６の一定以上の圧力を燃料タンク１側に放出する。これらにより、かなりの高温となる場所においても安全に使用することができるようになる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると圧力調整器の設定圧がその周囲温度によって決定されるので、ＬＰＧのように気化しやすい液体燃料を安定して液体の状態で噴射弁より噴射させ、幅広い温度条件下で常にエンジンに要求流量の燃料を供給し良好な運転を行なわせることができ、且つ高温下でも背圧室の圧力を異常上昇させないので安全に使用することができる。また、既存の燃料噴射系に対しても、背圧通路と逆止弁、高圧逃し弁または電磁駆動の開閉弁とを新設する、という簡単な改造を加えることにより容易に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の異なる実施の形態を示す縦断面図。
【図３】液体燃料の温度−圧力特性図。
【符号の説明】
１燃料タンク、２燃料ポンプ、３供給管路、４噴射弁、５戻し管路、１１圧力調整器、１５圧力制御室、１６背圧室、２５背圧通路、２６逆止弁、２７高圧逃し弁、２８開閉弁

Claims

燃料ポンプで加圧された液体燃料が送入・送出される圧力制御室と燃料タンク側の液体燃料が導入される背圧室とを有し、前記圧力制御室の圧力を前記背圧室の圧力に応じて制御することにより前記燃料ポンプで加圧された液体燃料を所定圧力に調節する圧力調整器と、
前記背圧室と燃料タンクとを接続する背圧通路に並列設置された逆止弁および高圧逃し弁と、
を具え、前記逆止弁は前記背圧室を前記燃料タンクよりも高い圧力に維持させ、前記高圧逃し弁は前記背圧室の一定以上の圧力を前記燃料タンク側に放出させるものとされている、
ことを特徴とする圧力調整装置。
燃料ポンプで加圧された液体燃料が送入・送出される圧力制御室と燃料タンク側の液体燃料が導入される背圧室とを有し、液体燃料の前記圧力制御室の圧力を前記背圧室の圧力に応じて制御することにより前記燃料ポンプで加圧された液体燃料を所定圧力に調整する圧力調整器と、
前記背圧室と燃料タンクとを接続する背圧通路に設置された電磁駆動の開閉弁と、
を具え、
前記開閉弁はコイルへの通電により閉弁状態を維持するが、前記背圧室側の圧力荷重がコイル吸引力よりも大きくなったとき開弁して前記背圧室の一定以上の圧力を前記燃料タンク側に放出させるものとされている、
ことを特徴とする圧力調整装置。
前記背圧通路は前記背圧室と前記圧力制御室から燃料タンクに至る戻し管路区間の前記圧力制御室に近い個所とを接続したものである請求項１または２に記載した圧力調整装置。
前記開閉弁はエンジン停止時に開弁状態とされエンジン運転時に閉弁状態とされる請求項２に記載した圧力調整装置。