JP2007071094A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない部品点数で、燃料温度の上昇を低減して安定したエンジンの駆動を可能にする燃料供給装置を提供する。
【解決手段】 デリバリパイプを設けたエンジン２と燃料タンク３間が一方側燃料経路４と他方側燃料経路５で連結され、一方側燃料経路４の燃料タンク３内部側に燃料ポンプ６が設けられ、他方側燃料経路５の燃料タンク３内部側に圧力調整器７が設けられ、一方側燃料経路４と他方側燃料経路５間が燃料タンク３内部側で切替経路８で連結され、切替経路８に経路切替弁９が取付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主としてＬＰＧ（液化石油ガス）やＤＭＥ（ジメチルエーテル）などの温度変化による圧力変化の大きい液体燃料をエンジンに供給する燃料供給装置に関するものである。

ＬＰＧやＤＭＥなどの温度変化による圧力変化の大きい液体燃料を用いる内熱機関（エンジン）においては、燃焼タンク温度が上昇すると、タンク圧力が異常上昇する心配があり、危険である。そのために、従来、例えば図３に示すような構成にして、燃料タンクの温度を低減している。

この装置は、エンジンルームＥＲ側にデリバリパイプを設けたエンジンＥを搭載し、トランクルームＴＲ側近傍に燃料タンクＴを搭載し、エンジンＥと燃料タンクＴ間を供給経路２０と戻し経路２１で連結し、供給経路２０の燃料タンクＴ内部側に燃料ポンプＰを設け、戻し経路２１の途中に圧力調整器Ｃ２を取付け、供給経路２０と戻し経路２１間をバイパス経路２２で連結し、バイパス経路２２に圧力調整器Ｃ１と遮断弁Ｖを取付けたもので、燃料が燃料タンクＴとエンジンＥを循環するものである。

そして、デリバリパイプ内の燃料温度が一定以下の場合は、遮断弁Ｖを開放し、燃料タンクＴ内部又は圧力調整器Ｃ１で燃料噴射圧力を調圧し、余剰燃料を、バイパス経路２２を通って燃料タンクＴへ戻すことで、余剰燃料をエンジンルームＥＲ側（高温雰囲気)内に導かず燃料タンクＴの燃料温度上昇を低減している。

一方、デリバリパイプ内の燃料温度は、エンジンＥの発熱によって高温になるため、一定温度を上回った場合には、燃料タンクＴ内部又はトランクルームＴＲ近傍の比較的温度の低い領域で循環していた比較的温度の低い燃料をエンジンルームＥＲ側へ導き、高温になった燃料をデリバリパイプ内から一掃している。しかし、この際、エンジンＥが継続し駆動するようにするためには、噴射圧力を一定に保持する必要から、２つ（供給経路２０側と戻し経路２１側）の圧力調整器Ｃ１、Ｃ２が必要となる。

また、従来、エンジンが安定して駆動するために、必要な最小限の噴射圧力及び噴射流量を燃料ポンプの駆動力で制御し、燃料ポンプから吐出された全ての燃料をエンジンで消費することで、余剰燃料を無くすクローズドループ方式も考えられている。

しかしながら、車両用として一般的に広く採用されているインタンク及びインライン式燃料ポンプは、内部を流れる燃料によって燃料ポンプから発生した熱を冷却する構造になっているため、燃料ポンプの駆動力を制御し、エンジンが消費する燃料流量と同じ量の燃料を吐出す制御では、燃料ポンプ内部の燃料流量及び流速が非常に小さく、そのために燃料ポンプ内部の燃料温度が上昇し、ある一定温度（蒸気圧力）を上回ると燃料ポンプ内部で燃料が気化し、ベーパロックを誘発する心配があり、燃料ポンプの耐久性の悪化が懸念される。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、少ない部品点数で、燃料温度の上昇を低減して安定したエンジンの駆動を可能にする燃料供給装置を提供することを課題としている。

本発明である燃料供給装置は、デリバリパイプを設けたエンジンと燃料タンク間が一方側燃料経路と他方側燃料経路で連結され、該一方側燃料経路の燃料タンク内部側に燃料ポンプが設けられ、他方側燃料経路の燃料タンク内部側に圧力調整器が設けられ、前記一方側燃料経路と他方側燃料経路間が燃料タンク内部側で切替経路で連結され、該切替経路に経路切替弁が取付けられていることを特徴とする。

また、前記手段において、前記経路切替弁は遮断弁で構成され、一方側燃料経路のエンジン側には他の遮断弁又は逆止弁が取付られている構成、前記経路切替弁が３方弁で構成されている構成、前記燃料タンクの燃料が、温度変化による圧力変化の大きな液体燃料が用いられている構成の場合には更に好ましい。

前述の本発明によれば、エンジンが低負荷で且つデリバリパイプ内燃料温度が低い場合（低負荷モード時）に、経路切替弁の切替により他方側燃料経路を通して燃料が燃料タンクからエンジン側へ供給される。この際、燃料タンク内部又はトランクルーム近傍の比較的温度の低い領域で余剰燃料が燃料タンクに戻され、一方デリバリパイプから燃料タンクへ戻す燃料を無くすことで、燃料ポンプが安定して駆動を継続できる。即ち、この時、余剰燃料をエンジンルームに循環するのを極力低減するため、燃料タンク温度の上昇を低減することができる。

一方、エンジンが高負荷又はデリバリパイプ内の燃料温度が高い場合（高負荷モード時）には、経路切替弁の切替により一方側燃料経路と他方側燃料経路が連続する循環経路が形成され、燃料が燃料タンクからエンジン側へ供給され、エンジンで消費されなかった余剰燃料が燃料タンクに戻される。従って、エンジンにより加熱されたデリバリパイプ内の比較的高い燃料は、燃料タンクから供給される温度の低い燃料で押出されることになり、デリバリパイプ内の燃料温度の上昇を低減することができる。

そして、また低負荷時，高負荷時には、経路切替弁による経路切替によって、燃料ポンプの駆動力を変化させることなく、デリバリパイプ内の燃料の流方向が任意に変えられる。このことが相俟って、デリバリパイプ内に貯留する高温燃料を一掃してデリバリパイプ内の燃料温度上昇が確実に低減される。

また、他方側燃料経路に設けられた圧力調整器によって、エンジン下流から燃料タンクまで常に噴射圧力で調圧されているため、経路切替時の急激な圧力低下は発生せず、燃料ポンプの安定した動作が得られる。このようにして、エンジン低負荷、高負荷時において、適切な温度調整及び圧力調整が行われて安定したエンジン駆動が可能となる。

他方側燃料経路のみに圧力調整器を取付け、切替経路に取付けた経路切替弁の切替によって供給方向の切替を行っている。つまり、少ない部品点数で、且つ極めて簡単な制御で適切な温度調整及び圧力調整が行われる。

前記経路切替弁は遮断弁で構成され、一方側燃料経路のエンジン側には他の遮断弁又は逆止弁が取付られている請求項２の発明によれば、経路切替弁を遮断弁にしてその開閉により一方側燃料経路と他方側燃料経路の経路切替を行い、遮断弁又は逆止弁で一方側燃料経路の開閉を行うので、燃料の流れ方向を必要に応じどちらかの供給経路に規制できる。

前記経路切替弁が３方弁で構成されている場合には一部品（少ない部品）で燃料の流れる方向を完全に一方側燃料経路と他方側燃料経路のどちらかの供給経路に規制できる。

前記燃料タンクの燃料は、温度変化による圧力変化の大きな液体燃料が用いられている場合には、エンジンの燃料として、大気汚染の少ない燃料が用いられる。

以下、図面に示した本発明の実施の形態について、説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る燃料供給装置の構成説明図で、（ａ）低負荷モード時、（ｂ）は高負荷モード時の構成説明図である。

この実施形態の燃料供給装置１は、エンジン２がエンジンルーム内に搭載され、燃料タンク３がトランクルーム近傍に搭載されている。エンジン２には、その各気筒に燃料を噴射するデリバリパイプ（図示しない）が設けられている。エンジン２と燃料タンク３は、一方側燃料経路４と他方側燃料経路５で連結されている。

一方側燃料経路４の燃料タンク３内部側には、燃料をエンジン２側に供給する燃料ポンプ６が設けられている。他方側燃料経路５の燃料タンク３内部側には、燃料噴射圧力を調圧する圧力調整器（プレッシャレギュレータ）７が設けられている。一方側燃料経路４と他方側燃料経路５は、燃料タンク３内部側において切替経路８で連結され、切替経路８には遮断弁からなる経路切替弁９が取付られている。

また、一方側燃料経路４のエンジン２側には、経路切替弁９の動作に併せて逆の開閉を行ってデリバリパイプ内の燃料の流れる方向を逆転させるための遮断弁（又は逆止弁）１０が取付けられている。従って、低負荷時と高負荷時では、デリバリパイプ内を流れる燃料の流れ方向は逆になり、例えば、低負荷時にシリンダ（１→６）へ流れた時には、高負荷時にはシリンダ（６→１）へ燃料が流れることになる。

燃料供給装置１は、以上のような構成であり、エンジン２が低負荷で且つデリバリパイプ内の燃料温度が低い場合には、図１（ａ）に示すように、経路切替弁９の開放と遮断弁１０の閉鎖によって他方側燃料経路５が貫通し、他方側燃料経路５を通して燃料タンク３からエンジン２側へ燃料が供給される（燃料流れＡ方向）。この時、燃料タンク３内部又はトランクルーム近傍の比較的温度の低い領域で余剰燃料が燃料タンク３に戻される。従って、燃料ポンプが安定して駆動を継続できる。

一方、エンジン２が高負荷又はデリバリパイプ内の燃料温度が高い場合には、図２（ｂ）に示すように、経路切替弁９の閉鎖と遮断弁（又は逆止弁）１０の開放により一方側燃料経路４と他方側燃料経路５が連続する循環経路が形成されて、燃料が燃料タンク３からエンジン２側へ供給され、エンジン２で消費されなかった余剰燃料が圧力調整器７を通って燃料タンク３に戻される（燃料流れＢ方向）。従って、エンジン２により加熱されたデリバリパイプ内の比較的高い燃料は、燃料タンク３から供給される比較的温度の低い燃料に押出されて燃料タンク３へ戻されるため、デリバリパイプ内での燃料温度が低下する。

その後、デリバリパイプ内の燃料温度が一定温度以下に低下したら、経路切替弁９を再度切替えて他方側燃料経路５で燃料ポンプ６は駆動する。即ち、燃料ポンプ６の駆動力は、燃料の流れ方向がＡの低負荷モードの場合と、燃料の流れ方向がＢの高負荷モードの場合と２段階で駆動が切替わる制御となる。
このようにして、エンジン２の低負荷、高負荷時において、適切な温度調整が行われて安定したエンジン駆動が可能となる。

渋滞時など、比較的エンジン２の負荷が小さく燃料消費量が少ない時に、燃料ポンプ６で多量の燃料を吐出すと、エンジン２で消費されなかった余剰燃料は、エンジン２の発熱によって暖められ、燃料タンク３から吐出された直後に比べて燃料温度が上昇する。そこで、エンジン２の発熱で暖められた燃料を燃料タンク３に戻すことなく、高温になった燃料は全てエンジン２で消費することで、燃料タンク３の温度上昇を最小限に止めることが可能となる。

しかし、エンジン２の負荷が小さい時の燃料消費量は、非常に少なく、デリバリパイプ内の燃料温度は、上昇し続けてしまう。燃料温度が蒸気圧力を超えると液体であった燃料が気体に変化するため、蒸気圧力を超える前に経路切替弁９によって比較的雰囲気温度の低い領域で循環していた燃料をデリバリパイプに導入し、デリバリパイプ内の燃料温度に比べて比較的低温な燃料で高温燃料を燃料タンク３に戻すことで蒸気圧を越えることなく、安定したエンジン２の駆動が可能となる。

また、本燃料供給装置１は、従来のクローズドループ方式とは異なり、経路切替弁９，遮断弁１０と圧力調整器７の少ない部品点数で、且つ燃料ポンプ６内部の温度上昇によるベーパロックの危険も回避することが可能である。

図２は、本発明の他の実施の形態に係る燃料供給装置の構成説明図で、（ａ）低負荷モード時、（ｂ）は高負荷モード時の構成説明図である。
本発明の他の実施の形態に係る燃料供給装置１１は、前記実施の形態と同様にエンジン１２がエンジンルーム内に搭載され、燃料タンク１３がトランクルーム近傍に搭載され、エンジン１２には各気筒に燃料を噴射するデリバリパイプ（図示しない）が設けられている。エンジン１２と燃料タンク１３は、一方側燃料経路１４と他方側燃料経路１５で連結されている。

一方側燃料経路１４と他方側燃料経路１５は、燃料タンク１３内部側において切替経路１８で連結され、切替経路１８には前実施態様とは異なり、３方弁からなる経路切替弁１９が取付られている。
この場合は、燃料切替弁に３方弁１９を使用することで、燃料の流れ方向が完全に一方のみに規制できるため、前実施態様のように一方側燃料経路１４に遮断弁や逆止弁を必要としない。その他、作用等については、前実施態様とほぼ同様である。

いずれの実施態様も、燃料タンク内で燃料が循環している時でも、エンジン下流から燃料タンクまでの燃料圧力は、常に噴射圧力（Ｐ/Ｒｅｇ設定圧力）で調圧しているため、経路切替弁による経路切替時に急激な圧力低下は発生せず、安定した継続が可能となる。

前記いずれの実施態様も、ＬＰＧやＤＭＥなど温度変化による圧力変動の大きい燃料を用いた機関に適用した例であるが、この発明は多少部品を追加するが、ガソリンや軽油を用いるガソリンやディーゼル機関にも利用できるものである。

本発明の一実施の形態に係る燃料供給装置の構成説明図 本発明の他の実施の形態に係る燃料供給装置の構成説明図 従来の燃料供給装置の構成説明図

符号の説明

１，１１ 燃料供給装置、 ２，１２ エンジン、 ３，１３ 燃料タンク、 ４，１４ 一方側燃料経路、 ５，１５ 他方側燃料経路、 ６，１６ 燃料ポンプ、 ７，１７ 圧力調整器、 ８，１８ 切替経路、 ９，１９ 経路切替弁、 １０ 遮断弁又は逆止弁

Claims (4)

1. デリバリパイプを設けたエンジンと燃料タンク間が一方側燃料経路と他方側燃料経路で連結され、前記一方側燃料経路の燃料タンク内部側に燃料ポンプが、他方側燃料経路の燃料タンク内部側に圧力調整器がそれぞれ設けられているとともに、前記一方側燃料経路と他方側燃料経路間が燃料タンク内部側で切替経路で連結され、該切替経路に経路切替弁が取付けられていることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記経路切替弁は遮断弁で構成され、一方側燃料経路のエンジン側には他の遮断弁又は逆止弁が取付られている請求項１記載の燃料供給装置。
3. 前記経路切替弁は、３方弁で構成されている請求項１記載の燃料供給装置。
4. 前記燃料タンクの燃料は、温度変化による圧力変化の大きな液体燃料が用いられている請求項１，２または３記載の燃料供給装置。
   
   

Images