JP2004300978A

JP2004300978A - エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JP2004300978A
Application number: JP2003093152A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yamaguchi; 真也山口; Satoshi Tsusaka; 智津坂; Hiromasa Ono; 博正大野; Takesuke Takigawa; 武相瀧川; Masayoshi Tanuma; 正義田沼; Takashi Nunokawa; 剛史布川; Hayato Majima; 隼人間嶋; Masahiro Mizoguchi; 昌広溝口
Original assignee: Nikki Co Ltd
Current assignee: Nikki Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】燃料ポンプをハウジングに内蔵して燃料タンク内に設置したポンプモジュールに燃料噴射弁から戻る高温の余剰燃料が導入されるシステムにおける燃料タンクへの熱的影響の低減とエンジン供給燃料流量の安定とを図る。
【解決手段】燃料ポンプ１６の周囲のハウジング２２との狭い空隙を上部の分離室２７と下部の混合室２８とに区画し、戻し管路６より分離室２７に導入した余剰燃料の気相を気相排出手段３１により燃料タンク１１内に排出し、液相のみの余剰燃料と燃料タンク１１の液体燃料とを混合室２８に送入して燃料ポンプ１６より供給管路１を通って燃料噴射弁４に送るようにした。
【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供給装置、殊に温度変化に伴う圧力変動が大きく高温で気化しやすいＬＰＧを安定して液体の状態で噴射しエンジンに供給させることに好適なエンジンの燃料供給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燃料噴射弁を用いて噴射しエンジンに供給するシステムは、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周知であり、燃料タンクに貯留されている燃料を燃料ポンプで加圧し圧力調整器で所定圧力に調整して吸気マニホルドの各枝管に設置した燃料噴射弁に分配し噴射するとともに、噴射されなかった余剰燃料を燃料タンクに戻すようにするのが一般的なシステムである。
【０００３】
一方、ガソリンに代えてＬＰＧを液体のまま燃料噴射弁より噴射しエンジンに供給するものにおいても、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、基本的には前記ガソリンと同じシステムを使用している。しかし、ＬＰＧはガソリンに比べて温度変化による圧力変動がきわめて大きいので、例えば高温状態での低負荷運転が長時間続いた場合、燃料噴射弁およびその近くの配管でエンジン熱により加熱された大量の余剰燃料が燃料タンクに放出されることによって、燃料タンク内部の燃料温度および圧力が上昇し気化しやすい状態を作る、という問題を生じる。
【０００４】
ここで、余剰燃料を燃料タンクに貯留されている燃料中に放出することなく、燃料ポンプとその付帯機器とを一つのハウジングに内蔵させてなるポンプモジュールを燃料タンクに設置したものにおいて、ハウジング内に導入して燃料ポンプに吸込ませ再び燃料噴射弁に送るようにすることが特開２００２−３９０３０号公報に提案されている。
【０００５】
図３は前記公報に記載されているポンプモジュールを具えた燃料供給装置の配置説明図であって、ハウジング６２に燃料ポンプ６３、圧力調整器６４、戻し燃料室６５、吸引ポンプ６６および図示しない燃料フィルタを内蔵し内部空間を燃料溜り６７としたポンプモジュール６１を燃料タンク６０内に設置している。燃料溜り６７の燃料は燃料ポンプ６３に吸込まれて加圧され、吐出側で圧力調整器６４により所定圧力に調整されて供給管路６９より燃料噴射弁７０に送られ、更に圧力調整器７２で圧力調整されて吸気マニホルドの各枝管内に噴射させられることによってエンジン７１に供給される。
【０００６】
燃料噴射弁７１で噴射されなかった余剰燃料は戻し管路７３を通って戻し燃料室６５に導入される。また、燃料ポンプ６３の吐出側で圧力調整されることによって発生した余分の燃料も戻し燃料室６５に導入され、戻し燃料室６５の燃料は吸引ポンプ６６により燃料タンク６０内に貯留されている燃料と一緒に燃料溜り６７に送入される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような図３のシステムによると、余剰燃料を燃料タンク６０に貯留されている燃料中に放出することなく、戻し燃料室６５、吸引ポンプ６６、燃料溜り６７を経て燃料ポンプ６３により優先的にエンジン７１に供給するようにしているので、余剰燃料が高温であっても燃料タンク６０内の燃料温度上昇の低減を期待することが可能である、と考えられる。
【０００８】
しかしながら、実際には燃料噴射弁７０およびその近くの配管がエンジン熱で高温に熱せられた状態が続くと、高温の余剰燃料が継続してポンプモジュール６１内に導入され燃料溜り６７にかなりの量が溜ってハウジング６１を加熱するので、燃料タンク６０内の燃料温度が上昇することを避けられない。
【０００９】
加えて、燃料がＬＰＧの場合は戻し管路７３の圧力調整器７２上流側では高温・高圧の余剰燃料が下流側で戻し燃料室６５の圧力に低下するため気相を発生してしまい、これが燃料溜り６７に入って燃料ポンプ６３に吸込まれると燃料噴射弁７０に送られる燃料流量が狂ってエンジン７１の運転性に悪影響を与える。この問題を回避するには、燃料温度に応じた蒸気圧以上の圧力を与えればよいが、そのような圧力管理はきわめて面倒であるばかりか、圧力が過大になってポンプモジュール６１を破損する、という心配がある。
【００１０】
本発明は燃料ポンプ内蔵のポンプモジュールに余剰燃料を導入して再度エンジンに向け送出するようにした前述の燃料供給装置がもっている前記課題を解決するためになされたものであって、高温の余剰燃料が長い時間に亘って導入されても燃料タンクに貯留されている燃料への熱的影響が少なく、また余剰燃料が気相を発生してもエンジンに供給される燃料流量を狂わせることがなく、殊にＬＰＧを液体の状態で燃料噴射弁より噴射してエンジンに供給するのに好適なポンプモジュールを具えた燃料供給装置を提供することを主な目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は燃料ポンプをハウジングに内蔵させて燃料タンク内に設置したポンプモジュールと、燃料ポンプで加圧した液体燃料を燃料噴射弁に送る供給管路と、燃料噴射弁から噴射する液体燃料を所定圧力に調整する圧力調整器と、噴射されなかった余剰燃料をポンプモジュールに導入する戻し管路とを具えているエンジンの燃料供給装置についての前記課題を、ポンプモジュールを次のようにすることによって解決した。
【００１２】
即ち、燃料ポンプを周囲に空隙を設けてハウジングに内蔵させるとともにこの空隙を上下に区画し、上下空隙部分を戻し管路が接続され且つ導入された余剰燃料中の気相を燃料タンク内に放出させる気相排出手段を具えた分離室とし、上方空隙部分を分離室および燃料タンクのそれぞれの液体燃料が送入される混合室としており、そして燃料ポンプの吸入口が混合室に連通し吐出口が供給管路に連通しているものとした。
【００１３】
分離室および混合室は燃料ポンプとハウジングとの間の空隙を狭くすることによって小容積とすることができ、高温の余剰燃料が導入されても少量が溜まっている状態であるため、燃料タンクに貯留されている燃料への熱的影響を低減することができる。また、余剰燃料が気相を発生していても、この気相は分離室で燃料タンクの気相部分に放出されるので、燃料ポンプは液相のみの燃料をエンジンに向けて送出し運転性に悪影響を与えない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本実施の形態を説明すると、図示のように燃料タンク１１の底壁１１Ａに載置することにより、或いは頂壁１１Ｂの差込口１２を塞いだ蓋部材１３に吊り下げることにより、ポンプモジュール１５が燃料タンク１１の内部に設置されている。このポンプモジュール１５は燃料ポンプ１６を内蔵しており、燃料タンク１１に貯留されている液体燃料Ｆに頂部を燃料液面上方の気相部分Ｇに露出させて浸漬されている。
【００１５】
燃料ポンプ１６で加圧された液体燃料Ｆは燃料導管２とその先端の燃料ギャラリ３とからなる供給管路１に送出され、圧力調整器５で所定圧力に調整されて吸気マニホルドの各枝管に設置された燃料噴射弁４から噴射させられてエンジン７に供給される。燃料噴射弁４で噴射されなかった余剰燃料は戻し管路６を通ってポンプモジュール１５の内部に導入される。
【００１６】
燃料ポンプ１６のポンプケーシング１７は駆動用電動機を内蔵しているとともに下端に吸込口１６Ａを有し上端に吐出口１６Ｂを有する円筒形であり、円筒状の外ケーシング体１８に内包されている。外ケーシング体１８は下面開放の上ケーシング１８Ａと上面開放の下ケーシング１８Ｄとからなり、それらの合わせ面に形成したフランジ１８Ｂ、１８Ｅを重ね合わせることにより燃料ポンプ１６を上下に空間を有して内装保持しており、下方の空間は吸込口１６Ａを開口させた吸込室１９を形成しているとともに、上方の空間は吐出口１６Ｂを開口させた吐出室２０を形成している。
【００１７】
また、下面開放の円筒形のハウジング２２がフランジ１８Ｂ、１８Ｅに密接して外ケーシング体１８を包み込んでおり、その下端縁は下ケーシング１８Ｄの底板１８Ｆに嵌め込まれ、頂壁２２Ａは上ケーシング１８Ａの頂壁１８Ｃから少し離れた上方に位置させられている。上ケーシング１８Ａの頂壁１８Ｃにはハウジング２２の頂壁２２Ａを貫通して上方へ延びる送出管２４が設けられており、この送出管２４はその上方で蓋部材１３を貫通させた燃料導管２と継手管２５によって結合されている。このため、燃料ポンプ１６で加圧されて吐出口１６Ｂより吐出室２０に入った液体燃料は上方へ延びる送出管２４、継手管２５を通り最短の直線経路で供給管路１に送出され、ポンプ吐出側の損失を小さくして燃料ポンプ１６の負担を軽減することができる。
【００１８】
燃料ポンプ１６、外ケーシング体１８およびハウジング２２は同心に配置され、上ケーシング１８Ａとハウジング２２の上半部とに囲まれた空間は環状部分とその頂部の扁平部分とからなる下向き凹状の分離室２７を形成し、下ケーシング１８Ｄとハウジング２２の下半部とに囲まれた空間は環状の混合室２８を形成している。分離室２７と混合室２８とはフランジ１８Ｂ、１８Ｅによって上下に区画され、且つこのフランジ１８Ｂ、１８Ｅを貫通して周方向適宣間隔で設けた小径で絞り機能を有する複数個の連通孔２９によって連通させられている。
【００１９】
余剰燃料の戻し管路６の先端は蓋部材１３を貫通して燃料タンク１１の内部に差し込まれ、ハウジング２２に取り付けられ出口を上方へ向けて分離室２７の底部に挿入した導入短管３０に接続されている。また、分離室２７の頂部にはハウジング２２の頂壁２２Ａに設けた排出口３２と、分離室２７に上下可動に収装されてこの排出口３２を開閉する軽比重の球形弁体３３とからなる浮子弁構造の気相排出手段３１が設置されている。
【００２０】
更に、混合室２８は連通孔２９によって分離室２７の底部分と連通していることに加えて、ハウジング２２の底近くに周方向適宣間隔で設けた複数個の小孔からなる取入口３５によって燃料タンク１１の液体燃料Ｆ部分と連通している。また、この混合室２８は下ケーシング１８Ｄの底近くに周方向適宣間隔で設けた複数個の孔からなる送入口３６によって吸込室１９と連通し、且つ下ケーシング１８Ｄに取り付け保持させた燃料フィルタ３８を収装している。
【００２１】
燃料噴射弁４で噴射されなかった余剰燃料は戻し管路６を通り導入短管３０より分離室２７に導入され、次に連通孔２９から混合室２８に入って取入口３５から流入する燃料タンク１１内の液体燃料Ｆと合流混合し、燃料フィルタ３８を通過して送入口３６より吸込室１９に入り、燃料ポンプ１６により加圧されて燃料噴射弁４に送られる。
【００２２】
エンジン７が例えば高温状態での低負荷運転を長い時間継続すると、エンジン７に接近して設置されている燃料噴射弁４や燃料ギャラリ３およびその近くの燃料導管２、戻し管路６が高温に熱せられ、その内部の液体燃料は高温となる。高温の余剰燃料は圧力調整器５の下流側で分離室２７内の圧力となるため、液体燃料ＦがＬＰＧであると温度に対応する蒸気圧よりも低い圧力となって気相を発生することが多い。
【００２３】
本実施の形態によると、気相を混入した余剰燃料は分離室２７の底部で導入短管３０により上向きに導入され、気相部分はそのまま上昇して頂部に溜るので、余剰燃料の気相部分と液相部分との分離が良好に行なわれる、という利点がある。分離室２７が液相のみの余剰燃料でほぼ満たされているときは弁体３３は浮上して排出口３２を閉鎖しているが、気相部分が増加して液相部分の液面が低下すると弁体３３が下降することによって排出口３２を開放し、気相を燃料タンク１１の気相部分Ｇに放出する。このことにより、余剰燃料が気相部分を連行して燃料ポンプ１６に吸込まれ、気相混じりの液体燃料が燃料噴射弁４に送られ、噴射量を狂わせてエンジン７の回転不安定、出力低下、排気状態悪化などを生じる、という不都合がなくなり、エンジン７を良好に運転することができる。
【００２４】
分離室２７の液相の余剰燃料が混合室２８に入る際に、連通孔２９をその絞り作用によって高速度で通過し、燃料ポンプ１６が発生する熱を吸収することができる。混合室２８では流入した余剰燃料に燃料タンク１１内の液体燃料Ｆが加えられることによって余剰燃料の温度が低下する。尚、液体燃料Ｆは燃料噴射弁４によりエンジン７に供給された燃料消費分と気相になって放出された分とを補充する分だけ混合室２８に送入されることは言うまでもない。
【００２５】
ここで、本実施の形態におけるフランジ１８Ｂ、１８Ｅの径を適宣に設定することにより外ケーシング体１８とハウジング２２との間の空隙を充分に狭いものとし、分離室２７および混合室２８を小容積とすることが容易に可能である。このことにより、二つの室２７、２８に入っている余剰燃料は少量となり、高温であっても全熱量が小さいため燃料タンク１１内の液体燃料Ｆへの熱的影響を低減することができる。
【００２６】
更に、燃料ポンプ１６は従来と同様に一定吐出量とするように運転してもよいが、本実施の形態ではエンジン７の運転状態に応じて吐出量可変とするようにした。即ち、エンジン７の吸入空気量、回転速度、冷却水温度や絞り弁の開度など、エンジン７の運転状態を検知するセンサからの信号に基いて燃料噴射弁４に駆動信号を送る電子式制御装置８を利用して、エンジン７の要求燃料流量が多いときは吐出量を増加し、少ないときは吐出量を減少するように燃料ポンプ１６の運転を制御している。このことにより、エンジン７の運転状態にかかわらず余剰燃料が常に少量となるので、燃料タンク１１内の液体燃料Ｆへの熱的影響の低減に有効である。
【００２７】
更にまた、ハウジング２２は断熱性にすぐれた合成樹脂などで作られるが、本実施の形態では図１に一部を拡大して示したように、中空層４１を挟んだ外壁４２と内壁４３とによって構成し、空気が封入された中空層４１を設けたことによる断熱構造とした。このような断熱構造により、分離室２７および混合室２８に高温の余剰燃料が入っても燃料タンク１１内の液体燃料Ｆへの熱的影響を更に低減することができる。
【００２８】
更に加えて、本実施の形態では内壁４３の内面に吸音材４４が積層されている。このように、ハウジング２２の壁の内面に吸音材４４を設けることにより、燃料ポンプ１６が発する騒音が外部に漏れることを低下させることができる。
【００２９】
図１に示した実施の形態では燃料ポンプ１６を外ケーシング体１８に内包させてハウジング２２に内蔵したが、外ケーシング体１８を用いることなく燃料ポンプ１６をそのままハウジング２２に内蔵させてポンプモジュール１１を構築することができる。
【００３０】
図２はその実施の形態を示すものであって、ハウジング２２を底面に内向きのフランジ２２Ｃを有するとともに頂面を覆う上板２２Ｄを有する上ハウジング２２Ｂと、頂面に内向きのフランジ２２Ｆを有するとともに底面を覆う下板２２Ｇを有する下ハウジング２２Ｅとに分割し、下板２２Ｇに立設した環状の載置台２２Ｈに燃料ポンプ１６を載せフランジ２２Ｃ、２２Ｆを重ね合わせることにより、ハウジング２２に燃料ポンプ１６を周囲に空隙を設けて同心に配置内蔵させたものである。
【００３１】
空隙はフランジ２２Ｃ、２２Ｆによって上下に区画され、上ハウジング２２Ｂの内部は浮子弁構造の気相排出手段３１を有し戻し管路６が接続された分離室２７を形成し、空隙の下半部である下ハウジング２２Ｅの内部は混合室２８を形成している。また、載置台２２Ｈの内部は燃料ポンプ１６の吸込口１６Ａが開口した吸込室１９を形成している。尚、燃料ポンプ１６の吐出口１６Ｂは継手管２５によって燃料導管２に結合させており、これらは上方へ一直線状に延びて液体燃料を最短距離で供給管路１に送出する。
【００３２】
そして、戻し管路６先端の導入短管３０により分離室２７に底部から上向きに導入された余剰燃料は、気相を分離してフランジ２２Ｃ、２２Ｆに設けた小径の連通孔２９を通って混合室２８に入り、下ハウジング２２Ｅの底近くに設けた取入口３５から送入された燃料タンク１１内の液体燃料と混合して設置台２２Ｈに設けた送入孔３６より吸込室１９に入り、燃料フィルタ３８を通って燃料ポンプ１６に吸込まれる。
【００３３】
本実施の形態によっても図１に示したものと同様の作用、効果が得られるものであり、また燃料ポンプ１６はエンジンの運転状態に応じた吐出量可変運転を行なわせ、ハウジング２２の壁は断熱または断熱・吸音構造とされる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、液体燃料噴射システムに本発明のポンプモジュールを適用することにより、高温の余剰燃料が長い時間に亘って導入されても燃料タンク内の燃料への熱的影響が少なく、また余剰燃料が気相を発生していてもこれを燃料ポンプが送出してエンジンに供給する燃料流量を狂わせることがなく、殊にＬＰＧを安定して液体の状態で燃料噴射弁より噴射させエンジンに供給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一部を拡大した断面図および配置図。
【図２】本発明のポンプモジュールの異なる実施の形態を示す縦断面図。
【図３】従来例を示す配置図。
【符号の説明】
１供給管路、４燃料噴射弁、５圧力調整器、６戻し管路、７エンジン、１１燃料タンク、１５ポンプモジュール、１６燃料ポンプ、１６Ａ吸込口、１６Ｂ吐出口、１８外ケーシング体、２２ハウジング、２７分離室、２８混合室、３１気相排出手段

Claims

燃料ポンプをハウジングに内蔵させて燃料タンク内に設置したポンプモジュールと、前記燃料ポンプで加圧した液体燃料を燃料噴射弁に送る供給管路と、前記燃料噴射弁から噴射する液体燃料を所定圧力に調整する圧力調整器と、噴射されなかった余剰燃料を前記ポンプモジュールに導入する戻し管路とを具えているエンジンの燃料供給装置において、
前記ポンプモジュールが前記燃料ポンプを周囲に空隙を設けて前記ハウジングに内蔵させるとともに前記空隙を上下に区画し、上方空隙部分を前記戻し管路が接続され且つ導入された余剰燃料中の気相を前記燃料タンク内に放出させる気相排出手段を具えた分離室とし、下方空隙部分を前記分離室および前記燃料タンクのそれぞれの液体燃料が送入される混合室としており、そして前記燃料ポンプの吸込口が前記混合室に連通し吐出口が前記供給管路に連通しているものとされている、
ことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
前記燃料ポンプとハウジングとが同心であってそれらの周側面間および頂面間に空隙を有し、前記周側面間の空隙の上半部と前記頂面間の空隙とが前記分離室を形成するとともに、前記周側面間の空隙の下半部が前記混合室を形成している請求項１に記載したエンジンの燃料供給装置。
前記戻し管路は前記分離室の底部に接続されて出口を上方へ向けており、前記気相排出手段は前記分離室の頂部に設置されて導入された余剰燃料の気相を前記燃料タンクの気相部分に放出するものとされている請求項１または２に記載したエンジンの燃料供給装置。
前記分離室の余剰燃料を前記混合室に送入する連通孔が絞り効果を有するものである請求項１または２に記載したエンジンの燃料供給装置。
前記燃料ポンプが吐出した燃料が上方へ直進して前記供給管路に送出されるようになっている請求項１または２に記載したエンジンの燃料供給装置。
前記燃料ポンプはエンジンの運転状態に応じて吐出量可変とされている請求項１、２、３、４または５に記載したエンジンの燃料供給装置。
前記ハウジングの壁は断熱性を有し且つ内面に吸音材を積層したものである請求項１、２、３、４、５または６に記載したエンジンの燃料供給装置。