JP2007291958A

JP2007291958A - エンジンの燃料供給装置

Info

Publication number: JP2007291958A
Application number: JP2006121026A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Nakanishi; 鉄也中西; Kazuo Yabe; 多男夜部
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】エンジンの燃料供給装置において、燃料タンク内の燃料液面に対して十分なヘッド圧がとれない場合エア抜き配管からエアが逆流して、燃料ポンプに吸い込まれてエンジンが正常な運転ができなくなるため、燃料タンクの位置を十分高くする必要があり機器をコンパクトにレイアウトすることができなかった。
【解決手段】エンジン１０の燃料噴射ポンプ５の燃料吸い込み口５ａよりも、燃料タンク１内の液面Ｌ１を高くして、該液面Ｌ１のヘッド圧により、燃料を供給するエンジン１０において、燃料フィルタ２と燃料噴射ポンプ５と燃料タンク１に連通するエア抜き配管６とを三方継手３を介して接続し、前記三方継手３と燃料噴射ポンプ５入口側の間に配設する燃料配管４ｃとエア抜き配管６内にそれぞれ絞り７、８を設け、前記エア抜き配管６内に逆止弁機能を構成する球体又は逆止弁を配置し、燃料噴射ポンプ５から発生する脈動により燃料配管内のエア抜きを行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの燃料供給装置におけるエア抜き配管の構成に関する。

従来、エンジンの燃料供給装置におけるエア抜き配管は、燃料液面より上部で大気開放されていて、エアの抜けを良くするため配管内には何も取り付けていないものがあった（例えば、特許文献１参照）。また、フィードポンプを有する建設機械においてエア抜き配管中に絞り手段と逆止弁（チェック弁）を配置して、粘性の小さいエアだけを速やかに通過させ、液体の燃料を通過し難くさせてエアの逆流を抑える構造としたものは公知となっている。（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−３２９５８４号公報実開平４−８２３５８号公報

しかし、フィードポンプを持たずに、燃料タンクからの自然落下により燃料を供給する燃料供給装置において燃料液面に対して十分なヘッド圧（大気圧）がとれない場合エア抜き配管からエアが逆流して、燃料ポンプに吸い込まれてエンジンが正常な運転ができなくなるため、燃料タンクの位置を十分高くする必要があり、機器をコンパクトにレイアウトすることができなかった。また、エア抜き配管中に絞り手段を配置する構成とすることで、燃料供給配管中に残るエアを燃料供給時に排出することはできるが、燃料タンク内の燃料が少ない場合、燃料ポンプの脈動により燃料ポンプ側にエアが流れ易く、また、燃料に混ざるエアは絞りが抵抗となって燃料ポンプ側に流れることもあった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンの燃料噴射ポンプの燃料吸い込み口よりも、燃料タンク内の液面を高くして、該液面のヘッド圧により、燃料を供給するエンジンにおいて、燃料フィルタと燃料噴射ポンプと燃料タンクに連通するエア抜き配管とを三方継手を介して接続し、前記三方継手と燃料噴射ポンプ入口側の間に配設する燃料配管とエア抜き配管内にそれぞれ絞りを設け、前記エア抜き配管内に逆止弁機能を構成する球体又は逆止弁を配置し、燃料噴射ポンプから発生する脈動により燃料配管内のエア抜きを行うものである。
また、前記燃料フィルタを除いた構成としたもの、すなわち燃料フィルタを介さない燃料配管と燃料噴射ポンプと燃料タンクに連通するエア抜き配管とを三方継手を介して接続し、前記三方継手と燃料噴射ポンプ入口側の間に配設する燃料配管とエア抜き配管内にそれぞれ絞りを設け、前記エア抜き配管内に逆止弁機能を構成する球体又は逆止弁を配置し、燃料噴射ポンプから発生する脈動により燃料配管内のエア抜きを行うものである。

請求項２においては、前記エア抜き配管内に絞りと浮力体とを入れて前記逆止弁を構成したものである。

請求項３においては、前記エア抜き配管内に絞りと燃料よりも比重が僅かに大きい沈降体とを入れて前記逆止弁を構成したものである。

請求項４においては、前記エア抜き配管に接続する三方継手の端部に弁シートを形成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、エンジンの燃料噴射ポンプの燃料吸い込み口よりも、燃料タンク内の液面を高くして、該液面のヘッド圧により、燃料を供給するエンジンにおいて、燃料フィルタと燃料噴射ポンプと燃料タンクに連通するエア抜き配管とを三方継手を介して接続し、前記三方継手と燃料噴射ポンプ入口側の間に配設する燃料配管とエア抜き配管内にそれぞれ絞りを設け、前記エア抜き配管内に逆止弁機能を構成する球体を配置し、燃料噴射ポンプから発生する脈動により燃料配管内のエア抜きを行うことによりエアの逆流がなくなり、燃料液面と燃料噴射ポンプの位置関係によって十分な圧力ヘッドがなくても、安定して燃料を供給できるため、機器をコンパクトにレイアウトできる。

請求項２においては、前記エア抜き配管内に絞りと浮力体とを入れて前記逆止弁を構成したことにより簡単な構造で逆止弁のクラッキング圧を必要十分に小さくすることが可能となる。

請求項３においては、前記エア抜き配管内に絞りと燃料よりも比重が僅かに大きい沈降体とを入れて前記逆止弁を構成したことにより簡単な構造で逆止弁のクラッキング圧を必要十分に小さくすることが可能で、燃料液面が十分高いときでも、逆止弁効果が得られる。

請求項４においては、前記エア抜き配管に接続する三方継手の端部に弁シートを形成したことにより弁シートが三方継手に一体的に構成されるため安価に逆止弁を構成することが可能となる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る燃料供給装置を示す側面図、図２は本発明の燃料供給装置のエア抜き配管を示す説明図、図３はエア抜き配管内の浮力体を示す側面断面図、図４は従来の燃料供給装置のエア抜き配管を示す説明図である。なお、以下においては、図１に示す矢印Ａの方向を「前」、その反対側を「後」として説明する。

まず、本発明に係るディーゼルエンジンの燃料供給装置の全体構成について図１を用いて説明する。
エンジン１０の上方には燃料タンク１が配置され、該燃料タンク１の下部には取出口を設けて燃料供給管４ａと連通し、該燃料供給管４ａの他端は燃料フィルタ２の一次側に連通している。燃料フィルタ２の二次側には燃料供給管４ｂを介して三方継手３と連通されている。該三方継手３の枝管の残りの一方より燃料噴射ポンプ５の燃料吸い込み口５ａに対して燃料供給管４ｃを配管している。また、三方継手３の枝管の残りの他方より燃料タンク１に対してエア抜き配管６を連通している。こうして燃料タンク１内の燃料を、燃料フィルタ２を介して燃料噴射ポンプ５へと供給する構成としている。更に、燃料噴射ポンプ５より高圧管を介して燃料噴射ノズル（図示せず）と連通して、燃料噴射タイミングに合わせて燃料噴射弁（図示せず）を開閉させて燃料を供給するのである。なお、図２において、以上の燃料供給系における供給燃料の流れを矢印にて示している。
また、図１に示すようにエンジン１０の前方（側面視左側）に燃料タンク１が配置されており、燃料タンク１の下面が、燃料噴射ポンプ５の燃料吸い込み口５ａよりも高く位置するように構成されている。

次に、本発明のエア抜き配管の特徴について図２を用いて説明する。
燃料タンク１の下部から突出した継手部１ａと燃料フィルタ２の上部から前方に延出した入口側継手部２ａとの間には燃料供給管４ａが配管されており、燃料フィルタ２の上部から後方に延出した出口側継手部２ｂと略Ｔ型形状に構成した三方継手３の一方の継手部３ａとの間には燃料供給管４ｂが配管されており、三方継手３の残る二方の内の一方である継手部３ｂと燃料噴射ポンプ５の燃料吸い込み口５ａとの間には燃料供給管４ｃが配管され、該燃料供給管４ｃの管内中途部に絞り手段となる絞り弁７を設けている。また、三方継手３の他方の継手部３ｃと燃料タンク１の上部後方に付設している継手部１ｂとの間にエア抜き配管６を連結しており、該エア抜き配管６は、燃料噴射ポンプ５よりも前方に配置し、配管６の端部が略上下方向となるように設けている。またエア抜き配管６内の継手部３ｃ近傍には絞り手段となる絞り弁８を設けている。エア抜き配管６内の絞り弁８と継手部３ｃとの間は所定の間隔を有しており、この部分にエア抜き配管６の内径よりは小さく、絞り弁８の入口内径よりも大きい直径であり、かつ、燃料比重よりも僅かに大きく、球体状の沈降体９を挿入している。また三方継手３の分岐ピースの一つである継手部３ｃの内径は、前記沈降体９の直径よりも小さくしており、継手部３ｃの端部には沈降体９を密着できる弁シート構造の一例である弾性体からなるシート材１３を固着し、または、一体的に座を形成している。こうして沈降体９からなる閉塞物と、該沈降体９を継手部３ｃ端部のシート材１３で受け止めることで、エア中または気液混合状態中で逆止弁１１として作用するように構成している。
なお、上記燃料供給管４ａ、４ｂ、４ｃ及びエア抜き配管６等はゴムホース製であるが、特に限定するものではない。また三方継手３としてＴ型形状の三方継手を使用したが、特に形状を限定するものではなくＴ型形状以外の三方継手を使用してもかまわない。

このような構成において、燃料タンク１内の下面が、燃料噴射ポンプ５の燃料吸い込み口５ａよりも高く位置するようにしていることで、燃料タンク１内の液面Ｌ１が燃料吸い込み口５ａよりも高くなり液面のヘッド圧が得られ燃料が燃料噴射ポンプ５へ供給できるようにしている。
また、燃料供給時においては、燃料供給管中の気泡は、三方継手３の継手部３ｃを介して重力により上方に上がり、燃料タンク１内に開放される。つまり通常は、燃料比重よりも僅かに大きい沈降体９が継手部３ｃを塞いだ状態であるが、気泡がエア抜き配管６に入る際には、圧力差により沈降体９を上方に押し上げて気泡が通過するのである。上記のような逆止弁１１の構成においては、重力の作用によってのみ沈降体９が継手部３ｃを閉弁した状態となるため、燃料供給管４ａ、４ｂ、４ｃ中で発生したエアを容易に上方に逃がし、かつ燃料タンク１側から継手部３ｃ方向へのエアの逆流を防ぐことが可能となる。つまりエア抜きを効率的に行えるように僅かなクラッキング圧で作動する逆止弁構造となっているのである。

また、燃料噴射ポンプ５の脈動圧により、エア抜き配管６内の液面Ｌ２が変動しても、逆止弁１１の逆止効果により、液面Ｌ２が下方に下がらないので、常に燃料噴射ポンプ５には燃料のみが供給され、安定した運転が可能になる。つまり、燃料噴射ポンプ５から発生する脈動により、効果的にエア抜きを行うことを可能としている。

図４に示すように従来のエア抜き配管６においては、エア抜き配管６内に絞り弁８のみを挿入しただけであったためエアの逆流に対する抑制効果が十分でなかったのである。即ち、絞り弁８において粘性の小さいエアだけを速やかに通過させ、液体燃料は通過し難くさせてエアの逆流を押さえるようにしていたが、燃料タンク１内の燃料が減少して燃料噴射ポンプ５の脈動圧により液面が変動して、エア抜き配管６側からエアが逆流して燃料噴射ポンプ５に吸い込まれることがあった。

そこで、エンジン１０の燃料噴射ポンプ５の燃料吸い込み口５ａよりも、燃料タンク１内の液面Ｌ１を高くして、該液面Ｌ１のヘッド圧により、燃料を供給するエンジン１０において、燃料フィルタ２と燃料噴射ポンプ５と燃料タンク１に連通するエア抜き配管６とを三方継手３を介して接続し、前記三方継手３と燃料噴射ポンプ５入口側の間に配設する燃料配管４ｃとエア抜き配管６内にそれぞれ絞り７、８を設け、前記エア抜き配管６内に逆止弁機能を構成する球体である沈降体９を配置し、燃料噴射ポンプ５から発生する脈動により燃料配管内のエアー抜きを行うことにより、エアの逆流がなくなり、燃料液面Ｌ１と燃料ポンプの位置関係によって十分な圧力ヘッドがなくても、安定して燃料を供給できるため、機器をコンパクトにレイアウトできる。
なお、本実施例では燃料フィルタ２を使用しているが、上記において燃料フィルタ２を除いた構成としたもの、すなわち燃料フィルタ２を介さない燃料配管と燃料噴射ポンプ５と燃料タンク１に連通するエア抜き配管６とを三方継手３を介して接続するように構成してもよく、特に燃料フィルタ２を使用しない場合においても上記効果は得られるため、特に上記配置構成に限定するものではない。

また、前記エア抜き配管６内に絞り８と沈降体９とを入れて前記逆止弁１１を構成したことにより簡単な構造で逆止弁１１のクラッキング圧を必要十分に小さくすることが可能で、燃料液面Ｌ１が十分高いときでも、逆止弁効果が得られる。
更に、三方継手３の継手部３ｂと燃料噴射ポンプ５の燃料吸い込み口５ａとの間を連通する燃料供給管４ｃ内に絞り弁７を配置することにより、三方継手３部分における急激な流れが抑えられて、燃料噴射ポンプ５の脈動圧が低減され、エアも吸込み難くなるのである。

また、前記エア抜き配管６に接続する三方継手３の端部に弁シート構造の一例であるシート材１３を形成したことによりシート材１３が三方継手３に一体的に構成されるため安価に逆止弁を構成することが可能となる。

次に、本発明に係る逆止弁の別の実施例を説明する。
上述した沈降体９と継手部３ｃとシート材１３とからなる逆止弁１１の替わりとして、図３に示すようにエア抜き配管６内の継手部３ｃ近傍にエア抜き配管６の内径より小さい直径であり、かつ燃料よりも僅かに比重が小さく、球体状の浮力体１２を挿入している。また、該浮力体１２の上方となる燃料タンク１側に弾性体からなるシート構造部１４を設けており、該シート構造部１４は浮力体１２の直径よりも小さい直径である円形の開口部１５を設けて絞り効果が得られるようにし、シート構造部１４の開口部分の下部が上部よりも広くなるように切り欠いている。こうして閉塞物となる浮力体１２が上昇する際にシート構造部１４で受け止めることで、エア中または気液混合状態中で逆止弁１６として作用するように構成している。また三方継手３の分岐ピースの一つである継手部３ｃの内径は、前記沈降体９の直径よりも小さくしており、浮力体１２が継手部３ｃとシート構造部１４との間に留まる構成としている。

こうした構成において、浮力体１２は燃料よりも僅かに比重が小さいために、エア抜き配管６内を上昇して絞り効果を有するシート構造部１４を封止することで、閉弁を行い逆止弁１６として働き、エア中または気液混合状態中において、エアのみを上方に流し燃料タンク１に送出するようにしている。上記のような逆止弁１６の構成においては、重力の作用によってのみ浮力体１２がシート構造部１４を閉弁する状態となるため、僅かなクラッキング圧で作動する逆止弁構造となっている。

つまり、前記エア抜き配管６内に絞り効果を有するシート構造部１４と球体状の浮力体１２とを入れて前記逆止弁１６を構成したことにより簡単な構造で逆止弁１６のクラッキング圧を必要十分に小さくすることが可能となる。

また、本発明では逆止弁１１、１６だけでなく、絞り手段として絞り弁７、８を設けている。各絞り弁７、８は気体と液体の流路抵抗の差により、気体であるエアは速やかに通過し、燃料は微量しか流れない程度に絞り量を設定している。このような構成において、逆止弁１１、１６の効果に加えて、絞り弁７，８の効果により気泡をさらにスムーズに燃料タンクに移動させることを可能にしている。そのため逆止弁１１，１６を構成する沈降体９や浮力体１２の比重設計に余裕が生まれ、沈降体９や浮力体１２の設計において、比重が若干ずれても、より低コストの材料や高耐久性の材料を選択することを可能とするのである。
なお、絞り手段の構成としては、閉塞体である浮力体１２の一部を欠いて絞り手段としてもかまわない。また、シート構造部１４等のシート部分の一部を欠いて絞り手段を形成してもかまわない。また、逆止弁とは別に絞り手段を設けた配管をエア抜き配管６と並列に設けてもかまわない。

すなわち、前記逆止弁１１、１６が閉じたときも、エアだけは常にエア抜き配管６からもどるように、絞り手段である絞り弁７、８を介して連通させたことにより配管中に入れる浮力体１２または沈降体９の比重が、材料選択の自由度を優先したことにより理想の比重から若干外れても、目的の効果を得られる。

なお、本実施例においては図２に示すように沈降体９の位置がエア抜き配管６の絞り弁８に対して継手部３ｃ側（図２の位置Ｂ）としているが、絞り弁８の燃料タンク側（図２の位置Ａ）に配置し、沈降体９と絞り弁８が逆止弁となるように構成することもできる。また、絞り弁７、８を省略してもかまわない。

本発明に係る燃料供給装置を示す側面図。本発明の燃料供給装置のエア抜き配管を示す説明図。エア抜き配管内の浮力体を示す側面断面図。従来の燃料供給装置のエア抜き配管を示す説明図。

符号の説明

１燃料タンク
２燃料フィルタ
３三方継手
５燃料噴射ポンプ
５ａ燃料吸い込み口
６エア抜き配管
７・８絞り弁
９沈降体
１０エンジン
１１・１６逆止弁
１２浮力体
１３シート材
１４シート構造部
Ｌ１・Ｌ２液面

Claims

エンジンの燃料噴射ポンプの燃料吸い込み口よりも、燃料タンク内の液面を高くして、該液面のヘッド圧により、燃料を供給するエンジンにおいて、燃料フィルタと燃料噴射ポンプと燃料タンクに連通するエア抜き配管とを三方継手を介して接続し、前記三方継手と燃料噴射ポンプ入口側の間に配設する燃料配管とエア抜き配管内にそれぞれ絞りを設け、前記エア抜き配管内に逆止弁機能を構成する球体又は逆止弁を配置し、燃料噴射ポンプから発生する脈動により燃料配管内のエア抜きを行うことを特徴とするエンジンの燃料供給装置。
前記エア抜き配管内に絞りと浮力体とを入れて前記逆止弁を構成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
前記エア抜き配管内に絞りと燃料よりも比重が僅かに大きい沈降体とを入れて前記逆止弁を構成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。
前記エア抜き配管に接続する三方継手の端部に弁シートを形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料供給装置。